die wichtigste waffe einer großmacht |. supercomputing: wir sind „die nummer eins der welt“ geworden
2024-10-02
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„china economic weekly“-reporter zheng xue |
der wohlstand von wissenschaft und technologie wird die nation gedeihen lassen, und starke wissenschaft und technologie werden das land stark machen.
die entwicklung von supercomputern hängt mit der technologischen zukunft des landes zusammen. sie sind das „kronjuwel“ im computerbereich und ein wichtiges symbol zur messung des technologischen niveaus eines landes.
als wichtiges werkzeug einer großmacht werden supercomputer hauptsächlich in nationalen high-tech-bereichen und in der spitzentechnologieforschung wie luft- und raumfahrt, astrophysikforschung, wettervorhersage, gezeitenvorhersage usw. eingesetzt. ihre bedeutung liegt auf der hand.
wie schnell kann ein supercomputer operationen ausführen? nehmen wir als beispiel tianhe-1, den ersten von meinem land unabhängig entwickelten petaflop-supercomputer. seine maximale rechengeschwindigkeit beträgt 4.700 billionen mal pro sekunde. wenn 6 milliarden menschen ein problem in einem jahr berechnen müssen, kann der supercomputer es in einem jahr berechnen sekunde vorbei.
wenn man auf die entwicklungsgeschichte der supercomputer in china zurückblickt, ist der „glasraum“ eine vergangenheit, die man nicht vergessen darf. in den 1980er jahren entwickelte sich die supercomputertechnologie weltweit rasant. westliche länder verfolgen seit langem eine multilaterale exportkontrollpolitik gegenüber china. obwohl china einen hohen preis für den kauf von supercomputern aus den usa ausgegeben hat, wurde die damit verbundene leistung beeinträchtigt. die geräte müssen in einem unabhängigen computerraum untergebracht werden. die schlüssel und aktivierungskennwörter des computerraums werden von den usa kontrolliert zugriff auf die computer erfordert die überprüfung und überwachung durch us-personal.
wichtige kerntechnologien sind schwer zu kaufen und china braucht einen eigenen supercomputer.
im mai 1978 hielt die nationale kommission für verteidigungswissenschaft und -technologie in peking ein treffen zur demonstration und zusammenarbeit von supercomputerprogrammen ab und stellte fest, dass die maschine den codenamen „projekt 785“ trug und offiziell mit der entwicklung von supercomputern begann.
arm und mittellos zu sein war ein wahres bild dieser zeit. die technologie ist rückständig und die daten rar, aber das kann wissenschaftliche forscher nicht aufhalten, die entschlossen sind, schlüsselprobleme anzugehen. ci yungui, der „vater der supercomputer“, erließ sogar einen militärischen befehl: „selbst wenn wir unser leben riskieren, müssen wir chinas supercomputer bauen.“
im dezember 1983 wurde der erste exascale-supercomputer meines landes „yinhe-1“ erfolgreich entwickelt. china war nach den usa und japan das dritte land, das unabhängig supercomputer entwickelte und herstellte.
ausgehend von „yinhe no.1“ und mit der unterstützung vieler parteien hat sich chinas supercomputer schritt für schritt auf eine reise unabhängiger innovation und kontinuierlicher transzendenz begeben.
serien von supercomputerprodukten wie galaxy, tianhe und sunway haben nach und nach an brillanz gewonnen, und auch die rechengeschwindigkeit heimischer supercomputer hat durchbrüche von petaflops über exaflops bis hin zu exaflops erzielt.
im jahr 2010 gewann „tianhe-1“ den titel der 500 besten supercomputer der welt (im folgenden „top500“ genannt); die erfolgreiche entwicklung von „tianhe-2“ im jahr 2013 markierte, dass mein land an der spitze der welt stand der bereich der supercomputer; tianhes supercomputer der neuen generation, der völlig unabhängige innovationen anwendet, hat eine rechengeschwindigkeit von 10 milliarden mal. im juni 2016 belegte der erste supercomputer meines landes, „sunway taihulight“, der vollständig mit inländischen prozessoren gebaut wurde, den ersten platz der top500-liste mit einer rechengeschwindigkeit, die fast dreimal schneller war als die des zweitplatzierten computers.
„sunway taihulight“ ist außerdem der weltweit erste supercomputer mit einer spitzenrechenleistung von mehr als einer milliarde gleitkommaoperationen pro sekunde. er hat den gordon bell award gewonnen, die höchste auszeichnung für hochleistungsrechneranwendungen.
supercomputer werden seit mehr als 40 jahren entwickelt. dank der bemühungen von generationen wissenschaftlicher forscher haben chinas supercomputer einen sprung vom aufholen zum parallelbetrieb zum teilweise vorreiter geschafft.
meng xiangfei (zweiter von rechts) bespricht technische lösungen mit dem team
zeuge: meng xiangfei, parteisekretär des national supercomputing tianjin center
im jahr 2009, nach meinem doktortitel, trat ich dem national supercomputing tianjin center (im folgenden als „tianjin supercomputing center“ bezeichnet) bei, dem ersten in vorbereitung befindlichen nationalen supercomputing-zentrum, und beteiligte mich an der entwicklung und einführung dieses zentrums in meinem land der erste supercomputer belegte den ersten platz im zusammenhang mit der arbeit „tianhe-1“. diese erfahrung macht mich sehr stolz und ehrt mich.
später beteiligte ich mich am „zweiten unternehmertum“ des supercomputings. nach zehn jahren harter arbeit hat die welt unsere leistungen auf dem gebiet des supercomputings wirklich anerkannt.
gegenwärtig hat das supercomputing meines landes einen sprung vom aufholen zum parallellauf zum teilweisen vorsprung geschafft, nicht nur in der technologie, sondern auch bei software- und anwendungsdurchbrüchen. relevante errungenschaften sind untrennbar mit den bemühungen von generationen wissenschaftlicher forscher verbunden, und sie sind untrennbar mit dem erbe des ehrgeizes, der integrität und des selbstvertrauens wissenschaftlicher forscher verbunden.
im jahr 2022 stellte meng xiangfei bei einer öffentlichen veranstaltung die entwicklungsgeschichte von chinas supercomputern vor.
ich hatte nicht erwartet, dass wir „die nummer 1 der welt“ werden würden.
im jahr 2006 promovierte ich in theoretischer physik an der nankai-universität in tianjin. die forschung zu verwandten themen erforderte die unterstützung einer starken rechenleistung, aber zu diesem zeitpunkt verfügte das land nicht über solche bedingungen. später ging ich mit unterstützung des china scholarship council zum studieren in die usa.
mir liegen die plattform und das umfeld der amerikanischen innovationsfähigkeiten sehr am herzen. im zweiten jahr nach meiner ankunft in den vereinigten staaten zum studieren veröffentlichte mein labor auf der internationalen jahreskonferenz im bereich der theoretischen physik insgesamt vier forschungsergebnisse, von denen zweieinhalb größtenteils von mir abgeschlossen wurden zu der zeit. gleichzeitig sehe ich aber auch ein anderes problem: die unterschriften amerikanischer institutionen stehen an erster stelle, und unsere beiträge sind für andere eigentlich das tüpfelchen auf dem i.
am ende meines studiums wollte mein amerikanischer tutor, dass ich in den usa bleibe. als ich eines tages auf dem weg zu einem spaziergang verwirrt war, erinnerte ich mich an die „drei patriotischen fragen“ des alten nankai-direktors und hatte das gefühl, dass ich als chinese noch nicht zur innovation und entwicklung meines landes beigetragen hatte. ich habe beschlossen, nach china zurückzukehren, egal wie viel oder wie wenig ich tue, es wird uns gehören.
im jahr 2009 trat ich dem tianjin supercomputing center bei und beteiligte mich an der entwicklung und dem bau des zentrums von „tianhe-1“.
die herausforderungen, mit denen wir damals konfrontiert waren, waren nicht gering. wir haben uns damals nicht für die mainstream-ring-architektur entschieden, sondern für den aufbau eines supercomputers eine heterogene fusion-computing-architektur verwendet diese route.
tatsächlich wurde 2007 mit der relevanten forschungsarbeit begonnen. um relevante aufgaben abzuschließen, entschied sich das gesamte forschungs- und entwicklungsteam für einen „rückzug“ und überprüfte die zugrunde liegenden schlüsseltechnologien wie software- und hardware-design, betriebssystem, compiler sowie software- und hardware-zusammenarbeit terminplanung usw. wir sind auf dem richtigen weg.
im sommer 2009 begannen wir mit dem aufbau der basisumgebung und der installation des gesamtsystems. wir müssen die bereitstellung und installation von zehntausenden glasfasern und tonnen von schränken abschließen. in einem raum mit einer temperatur von etwa 40 °c schlief ich auf dem boden, wenn ich müde war, und nahm die arbeit wieder auf, wenn ich aufwachte. während des geräteinstallationsprozesses arbeiteten auch einige alte experten, die kurz vor dem ruhestand standen, mit uns an vorderster front, um glasfasern zu ziehen und schränke zu bewegen, was mir damals eine ausbildung ermöglichte.
auf diese weise brauchten wir etwa sieben monate, um die bereitstellungsaufgabe abzuschließen, für die andere mehr als eineinhalb jahre brauchten, bis chinas erster petaflop-supercomputer „tianhe-1“ geboren war.
im november 2010 wurde die rangliste der 500 besten supercomputer der welt bekannt gegeben und „tianhe-1“ belegte den ersten platz.
es war schon abend, als die nachricht kam, und ich war mit ein paar kollegen im dienst. nachdem ich die nachricht gehört hatte, hatte ich nie damit gerechnet, dass unser team tatsächlich das projekt nummer eins auf der welt werden würde. nachdem meine kollegen und ich gemeinsam angefeuert haben, sind wir ein paar runden um unseren „tianhe-1“ gelaufen. für mich, der sonst ruhig ist, war es schon sehr „außergewöhnlich“.
„second entrepreneurship“ ermöglicht es chinas supercomputing, wirklich fuß zu fassen
doch schon bald kamen die fragen nach der anderen auf, ob es „gut genug oder nicht nützlich“ sei. internationale experten bezweifelten, dass wir einen „sportwagen“ gebaut hätten, nur um schnell zu sein; einige leute in china bezweifelten auch, dass wir eine große „spielekonsole“ gebaut hätten.
der grund dafür ist, dass der supercomputing-technologie zwar ein durchbruch gelang, sie damals aber auch mit herausforderungen konfrontiert war: erstens war die grundlage für supercomputing-anwendungen zu dieser zeit unzureichend, und zweitens hatten sich die softwareebene und das algorithmusmodell noch nicht geändert.
für uns ist es wirklich schwierig, den „zweiten durchbruch“ in der angewandten innovation zu erreichen, also supercomputing wirklich in innovation und produktivität umzuwandeln.
der „zweite durchbruch“ liegt in den händen unseres jungen teams. als leiter des forschungs- und entwicklungsteams für anwendungen wurde ich leicht von zweifeln überwältigt und erließ einen militärischen befehl: wenn ich die anwendung von „tianhe-1“ nicht umsetzen kann, werde ich packen und gehen.
wir haben ein allround-team aus pre-sales-, after-sales- und f&e-teams aufgebaut. wir nutzen das pre-sales-team, um bedürfnisse zu ermitteln und zu fördern, und sind für die förderung von supercomputing-systemen, -fähigkeiten und -innovationen verantwortlich. wir fahren jedes jahr mit dem grünen zug in dutzende städte und halten hunderte von vorträgen oder austauschtreffen, um alle über supercomputer zu informieren.
die kundendienst- und forschungs- und entwicklungsteams entwickeln hauptsächlich technische servicekapazitäten für supercomputing, verstehen praktische und industrielle anforderungen, nutzen unsere supercomputing-plattform zur lösung von anforderungen oder entwickeln betriebssoftware oder modelle basierend auf den anforderungen zur lösung technologischer innovationen und branchenprobleme neu.
gerade in den letzten jahren haben wir supercomputer zu wichtigen werkzeugen für großmächte ausgebaut, die den himmel, die erde und die menschen berechnen können.
berechnung von tagen, die in anwendungen wie flugmustern in der luft- und raumfahrt, wettervorhersagen usw. verwendet werden. berechnungsland, das bei der ölexploration, der seismischen analyse von staudämmen usw. verwendet wird. human computing kann für die arzneimittelforschung und -entwicklung sowie für die analyse umfangreicher genetischer daten eingesetzt werden.
rechenleistung wird tatsächlich in innovation und produktivität umgewandelt, sekundäre innovationen werden erreicht und verschiedene ökologien entstehen auf natürliche weise. mit schwerpunkt auf der entwicklung von supercomputing sind zahlreiche informationstechnologieunternehmen in den bereichen inländische chips, betriebssysteme, server usw. entstanden und haben den grundstein für die entwicklung der chinesischen informations- und innovationsindustrie gelegt.
das „zweite unternehmertum“ ermöglichte es chinas supercomputing, wirklich fuß zu fassen. seit 2010, nach zehn jahren harter arbeit, werden chinas erfolge im bereich supercomputing international wirklich anerkannt.
aus heutiger sicht verkörpert die entwicklung des supercomputings in china drei „qi“:
ambition, die heterogene fusion-computing-architektur von „tianhe-1“, ist die weltweit erste und führt den internationalen supercomputing-trend an, was unseren ehrgeiz widerspiegelt, voranzukommen und an der spitze des feldes zu konkurrieren.
backbone, als wir anfingen, waren wir sehr arm. unsere vorgesetzten akzeptierten diese aufgabe und erließen einen militärischen befehl, der die herausforderung unmöglich machte.
wir sind zuversichtlich, dass tianhes supercomputer der neuen generation, der völlig unabhängig und innovativ ist, uns mehr vertrauen in den hart umkämpften supercomputing-bereich gibt.
natürlich steht das supercomputing auch vor neuen herausforderungen: das mooresche gesetz steht vor der letzten herausforderung, und das computerparadigma hat sich rasant weiterentwickelt, was eine groß angelegte hybrid-computing-unterstützung mit geringer präzision erfordert, und beim supercomputing muss darüber nachgedacht werden, wie das geht integration mit intelligenter datenverarbeitung; darüber hinaus muss sich das supercomputing mit dem aufkommen der datenverarbeitung in zukunft parallel weiterentwickeln. wenn wir nun eine neue generation von supercomputern entwerfen, haben wir diese fragen bereits im voraus berücksichtigt.
(dieser artikel wurde in „china economic weekly“, ausgabe 18, 2024, veröffentlicht.)
