■本报见习记者 赵广立

在贵州平塘县一个叫大窝凼的山沟里，世界上最大单口径射电望远镜——Five-hundred-meters Aperture Spherical radio Telescope（FAST）的工程实施正在有序地开展。该望远镜的综合性能将比被评为“人类20世纪十大工程”之首的美国300米望远镜还要高约10倍，建成后将保持世界领先地位20~30年。

大窝凼周边的居民形象地称之为“天眼”。就像“天眼”一样，FAST建成后将用于巡视宇宙中的中性氢、观测脉冲星、主导国际VLBI网和搜寻星际通讯信号等任务；依托于FAST，中国也将参加世界第一大射电望远镜阵列“平方公里望远镜（SKA）”大型国际合作项目。

就是这么个庞然大物，专门瞄准它的超算应用——黔南超算中心，也颇值得称道。

“天文级”的超算支撑

作为最先经历信息爆炸的科学领域之一，天文学的发展日新月异，其数据量之大、类型之复杂也是“天文级”的，FAST的海量数据存储和处理均需要强大的超级计算系统的支撑。

中科院计算技术研究所高性能计算机研究中心主任张佩珩告诉《中国科学报》记者，建成后，FAST每天需求的峰值计算至少要达到每秒200万亿次以上，存储方面的需求也将很大，预计一期的存储将达到10PB以上，二期会再扩展40PB，FAST项目总体上会达到50PB的存储。

此前，解放军信息工程大学教授斯雪明在贵州举办的首届中国天眼超级计算国际高峰论坛上，对“SKA科学数据处理面临的挑战”作了详尽解读并指出，预计在2024年，SKA的天文数据将会源源不断地生成，数据量“大得惊人”。

斯雪明说，预计SKA一期的SDP数据流量将超过12Tb/s，这相当于2013年底中国互联网国际出口带宽（3.4Tb/s）的3.5倍；SKA二期的SDP数据流量更为惊人，将是SKA一期数据流量的100倍。

这也给计算提出了更高的要求。“预计SKA建成后需要E级计算。”斯雪明说，预计到2020年的SKA一期，HPC的计算需求为300Pflops，到2028年该需求为30Eflops，这一计算能力需求相当于“天河二号”的886倍。

“黔南州超算中心”呼之欲出。8月2日，黔南州政府与中科院计算所、国家天文台在黔南民族师范学院签署《战略合作框架协议》，提出共建超算中心；11月3日，中科院计算所、曙光公司、贵州天眼超算（集团）科技有限公司（以下简称天眼公司）签订三方战略合作协议，将共同建设与FAST工程配套的黔南超级计算中心, 部署“天眼一号”超级计算系统。

“天眼一号”的计算能力将达到每秒千万亿次以上。“我们前期主要是满足FAST的计算需求，考虑到未来的SKA项目，到那时我们的计算和存储要求就会更高。”张佩珩说。

“蹚出超算产业新路子”

在张佩珩眼里，黔南超算中心自诞生之初就与广州、深圳、天津等地的超算中心有着不同的气质。因为从运营模式上，黔南超算中心天生就有协同创新的基因。“FAST是国家投资建设的基础科学工程，但FAST的超算这部分是地方企业（天眼公司）、IT企业和科研院所共同建设的，后期的运营也在天眼公司，这是一个完全不同的运营模式。”张佩珩说。

“我国超算的发展模式，过去都是以政府科研投入为主导、地方政府配套建设，先建超算（设施）再找应用，这种应用模式一直是个困扰。超算如何蹚出一条新路子，新的投入、应用模式，都面临挑战。”中国计算机学会高性能专业委员会秘书长张云泉说，黔南超算中心在探索超算新的发展之路上，进行了有益尝试。

按照天眼公司董事长田儒彬的设想，建设、运维超算中心只是事业的起步，将来要以FAST和超算中心为依托，大力开展科技观光、文化旅游、影视动漫等产业，通过产业循环来反哺超算中心、进一步获得盈利。

张云泉认为，民间资本以不计前期投入产出比、追求产业循环来盈利的模式来建设、运维超算，这对于超算产业的发展，是一条值得探索的可持续发展之路。

“曙光建设了不少大大小小的超算中心，民间集资参与构建这还是第一次。国内超算这条路要想走得更好，就需要把这条路走通。”曙光公司副总裁任京旸在接受《中国科学报》记者专访时说，超算产业仅靠国家投入是长不成巨人的，民营资本的介入是为超算产业注入新的活力。

任京旸表示，曙光在黔南超算项目上始终强调将性价比放在第一位，“这不只是为了省钱，而是一定要把这个示范做成，将来让其他资本看到这条路是可行的”。

在任京旸看来，东南亚地区是超算应用需求的另一块高地，而贵州的示范效应将会对这些新兴市场的蓬勃发展起到推动作用。

“黔南超算建成后，东南亚国家可以来贵州观摩，可以看超算的平台对科学研究的支持，看它对产业链的聚集和引导，这对于地区经济的升级是一个很好的借鉴。”任京旸说。

先瞄准再“开枪”

最让张云泉津津乐道的是，黔南超算中心在应用模式上比其他超算中心有明显的优势：黔南超算中心开建伊始就瞄准FAST的超算需求，这对超算中心从设计到布局各方面的建设都有积极的影响。

超算中心的用电一直是一个大问题，而根据应用需求来定制超算设备，就可以避免超算中心设计过高的运算峰值，从而降低用电成本。

“我们以前建超算中心，运算峰值设计得高，还要有一个去找‘应用’填满‘运算’的过程，这个过程无疑存在无谓的消耗。黔南超算是FAST需要多少计算量就设计多高性能，逐步实现后期需求，这样就减少了中间的浪费。”张云泉告诉记者。

张佩珩对此感触颇深：“FAST项目和SKA的计算都有明确的计算需求，所以这个超算中心一旦投入运营，它的CPU负荷很快就能上去，大部分计算能力用于科学计算。”

此外，张佩珩指出，正是由于应用需求非常明确，这让科技支撑人员对机器的体系结构、软件优化等方面的研究目标也特别明确，这对于超算设备的高效运转是另一大保障，“这让我们心里很踏实”。

作为建设者的曙光公司也体会到了这种踏实感。“出题明确，解题的力量就能聚焦，最后出来的结果一定是又快又好。”任京旸表示，围绕特定应用做定制，这对于硬件厂商而言，提供的产品不光能保证效果，还比通用产品强。

黔南超算中心还占据着“地利”优势。田儒彬介绍说，黔南地区属于喀斯特地貌，颇多暗河洞穴，而未来超算中心的机房就要建在溶洞里，除对散热有贡献外，还能开发科技观光旅游。

“过去是先有超算再找需求，这次是先有需求再建超算，还要产出经济效益，是一个思路的转换。”张云泉说，这应是未来高性能应用发展的趋势。