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天河一号:“神机妙算” 俯首耕“云”

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2017-06-14
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摘要 : 日前,在津京互联科技创业主题活动中心,国家超级计算天津中心联合天津市企业联合会、天津滨海服务外包产业有限公司共同举行“信息技术助力企业发展”主题交流活动,中环信息技术有限公司、中环电子计算机有限公司、天士力、浙大滨海技术研究院、中立集团、力神电池等32家企业代表参加。

日前,在津京互联科技创业主题活动中心,国家超级计算天津中心联合天津市企业联合会、天津滨海服务外包产业有限公司共同举行“信息技术助力企业发展”主题交流活动,中环信息技术有限公司、中环电子计算机有限公司、天士力、浙大滨海技术研究院、中立集团、力神电池等32家企业代表参加。


“信息技术助力企业发展”是天津超算中心与天企联共同打造的科技支撑系列活动,此前已面向东丽区、北辰区成功举办了两期,通过该活动,天津超算中心已经与100余家津企建立合作关系,成功帮助20余家企业实现了信息化提升。


多年来,天津超算中心依托“天河一号”超级计算机系统,一方面加快推进超级计算平台及相关的云计算、大数据技术研发,另一方面加快超算应用服务推广,在近一年多时间里始终处于满负荷甚至是超负荷运行状态。


天河一号的“神机妙算”


据了解,“天河一号”自研制成功便开始投入应用运行,目前天津超算中心已经成为国内应用范围最广、综合技术支撑能力最强的超算中心,在装备制造设计、新药研发、基因科技、油气能源开发、文化创意等领域构建了十余个专业化服务平台。“天河一号”每日并行在线的运行任务超过1400个,其应用内容可以简单通俗地概括为“算天、算地、算人”,但又远远不止这些。


——“算天”:计算分析大型飞机外形的空气动力特性;研究全球气候变化,实时预报气象;对天体的演变进行建模和理论试验等。


“算天”是让大飞机、航天器在计算机模拟的虚拟空间飞行,让气象、雾霾在计算机的数值时空里预测未来变化。如今,空客、波音等公司的大型飞机如787等有60%至80%的辅助设计工作都是在计算机上完成的。这么大的飞机在设计中要建设一个物理的风洞已经不现实了,就需要用到超级计算机来搭建模拟空间,通过计算分析大型飞机外形的空气动力特性,使飞机飞得更快更省油。样机建成后直接进入试飞,大大节省了设计成本。目前,“天河一号”有力支撑了国产大飞机研发设计、神州飞船回收控制等重大创新领域取得突破性成果。


还有人们最关心的雾霾预警。天津超算中心与中国气象局气象科学研究院等单位合作,构建了自动化实时雾霾预警预报系统,只需要2—3小时就能算出最长5天的数值预报,实现目前雾霾预报最高网格精度2到3公里。而在过去精度只能达到50公里左右。通过对污染源、区域污染数据的精确分析,超级计算机为未来雾霾治理提供了预警和解决方案。


——“算地”:研发我国自主的石油地震勘探数据分析核心软件,将地下成像数据处理速度由过去的30天提高到16小时。

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“算地”是指能给地球做“CT”。过去在油气勘探领域,我国缺乏强大能力的超级计算机,并且核心软件需要从欧美几大石油软件巨头购买,这样在国际石油勘探上完全没有竞争力。从2011年开始,天津超算中心与中石油东方地球物理勘探研究院合作,研制具有自主知识产权、技术成熟的石油地震勘探数据处理核心软件和处理平台,成功实现了对国外技术限制的突围。原来需要30天完成的业务项目在“天河一号”处理平台只需要16小时。这项技术应用帮助我国石油公司在国际勘探竞标上成功击败欧美公司,完成了多个国际、国内项目。


——“算人”:破解人类“基因组学”研究中面临的海量数据存储和处理的技术瓶颈;军事医学科学院、上海药物所等应用超算技术开展糖尿病、癫痫、高血压等新型治疗药物研发和健康研究。


“算人”是指探索人类健康的秘密、破解基因密码。脑科学是神经疾病治疗、人工智能等诸多领域取得突破的驱动力。在国内的全脑三维成像领域,基于“天河一号”超级计算能力和并行处理技术,已实现150倍以上的提升。原来一次鼠类全脑成像数据处理需要5—7天,现在1—2个小时就可完成。

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天津超算中心与华大基因合作,成立了“生物信息计算联合实验室”,开展面向基因信息处理的高性能计算技术的研究。通过在“天河一号”上基于高效基因测序处理软件进行人、动物、植物等大规模群体基因分析,过去完成500个人的基因信息关联性分析要用一年时间,现在只需要3个多小时就能完成。在水稻基因分析中,3000株水稻的基因组重测序分析处理速度提升了15倍。


目前,“天河一号”已经成为国内药物研发的重要支撑平台。中科院上海药物研究所利用“天河一号”平台并结合相关实验,从20多万个代表化合物中筛选出抗癫痫先导药物;北京生命科学研究所依托“天河一号”研究未来代替抗生素治疗细菌感染的新药;军事医学科学院在“天河一号”上进行了以胰岛素受体为靶点的糖尿病新型治疗药物的研发。此外,天津超算中心还在进行高血压监测数据积累,通过超级计算机制定出中国高血压标准,未来肿瘤、先天性疾病等数据也将不断积累,为我国医疗保障政策制定提供数据支持。


助力各领域创新

部分企业在发展过程中面对快速更新的市场,苦于缺乏高效设计研发平台,难以自力更生开发出核心产品,逐步面临困境。尤其在工程仿真设计领域,由于高端装备产品设计复杂度、相关性、制造精度大大提高,工程设计与仿真平台成为一个关键环节。

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自从有了“天河一号”,企业无需自建机房、无需带着光盘“跑腿”,就可以享受到超级计算机的云服务,极大缩短研发、生产过程中的计算、分析时间和成本。天津超算中心将高性能计算机与各种工程设计、仿真软件结合,建成了以服务高端装备制造业为导向,立足天津、面向东三省的工程设计与仿真平台,并已向天津汽车模具、天津一汽、海油工程、丹佛斯、膜天膜、天发水电、深之蓝、中船重工、天津天达等100余家企业提供研发设计服务。借助该平台,天津一汽SUV整车气动性研发周期由原来的3—6个月缩短到10天以内,设计生产出了城市小型SUV车型,提前上市的车型成为其市场销售的主力。

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在智慧城市领域,天津超算中心应用BIM(建筑信息模型)技术,实现虚拟计算和真实建筑的完美结合,全方位支持建筑项目规划、三维设计、造价精算、模拟分析、建设施工、运行维护等全产业流程的管理,大大节约了建筑成本,缩短了建设工期。在建筑施工之前包括每个部件的造价、用料等信息提前在BIM平台上进行数字化设计,在没有完成施工的时候已经知道建筑要投入多少资金,工期大概是多长时间,还可以规避一些错误冲突。目前滨海新区Z4线地铁已应用该模块建设。


此外,在电子政务、消防预警、动漫渲染等领域,“天河一号”也已开拓了广泛应用。截至目前,“天河一号”辐射产业规模超过百亿,为企业新增经济效益超过30亿,并成为国际上首个依靠自身服务和成果转化实现可持续发展的超算中心,真正做到了“中看又中用”。


来源:新闻117



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