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北京时间11月17日凌晨，在美国丹佛举行的全球超级计算大会上，由清华大学地球系统科学系副教授傅浩寰联合主持的“非线性地震模拟”的应用获得了国际高性能计算应用领域的最高奖项“戈登·贝尔奖”，并在该奖项中取得了中国高性能计算应用的持续成功。20日，清华大学地球系统科学系召开新闻发布会。
“戈登·贝尔”奖成立于1987年，是国际高性能计算应用领域的最高奖项，旨在鼓励应用超级计算机的超级计算能力。在过去的30年里，美国和日本的研究人员因在美国泰坦超级计算机和日本北京超级计算机上的应用而相继获得该奖项。去年，基于“神威太湖之光”的“1000万核可扩展全隐式大气动力学模拟”的应用获得了该奖项，该奖项自30年前设立以来，在中国实现了零突破。
设计并实现了一个高度可扩展的非线性地震模拟工具
获奖成果“非线性地震模拟”设计并实现了一个高度可扩展的非线性地震模拟工具，这是超级计算机在地震灾害研究中的一个成功应用。
即使科学技术飞速发展，地震预报仍然是一个世界性的问题。地震等地质灾害对生命健康、经济和社会发展造成了巨大的破坏，并不断推动科学家和工程师研究、模拟甚至预测地震。“非线性地震模拟”项目首次实现了对1976年唐山地震的高分辨率和精确模拟，使科学家更好地了解了唐山地震的影响，对今后的地震预防和预测研究具有重要的参考意义。
研究小组选择了唐山地震震源附近320公里×312公里×40公里的空地区，精确模拟了该地区地震后150秒内的地质变化，分辨率为8米，频率为18Hz。分辨率越高，频率越高，对地震模拟的描述越准确，可以模拟的地震震级越大，频率越高，对高频信息的描述越准确。在此之前，美国团队在泰坦超级计算机上运行的地震模拟的分辨率和频率只有20米和10赫兹。
地震预测的主要难点在于同时预测时间、空和地震烈度。傅浩焕的团队将地震预测问题转化为地震模拟的子问题，模拟已知地点发生地震的时间和强度，并基于地震过程情景模拟研究余震预测、震级-频度关系和震害预测，大大降低了难度。“虽然地震无法预测，但基于这一模型，我们可以定量评估地震发生时每个地点可能遭受的灾害程度，这对防灾减灾和城市规划设计具有重要意义。”傅浩欢说道。
基于中国自主研发的“神威太湖之光”超强计算能力，
“非线性地震模拟”的应用是基于清华大学地球系统科学与计算机科学系、山东大学、南方科技大学、中国科技大学、国家并行计算机工程技术研究中心和国家超级计算无锡中心联合完成的“神威太湖之光”超级计算机强大的计算能力。
“太湖神威之光”位于江苏省无锡市滨湖区，是目前世界上最快的超级计算机，也是中国第一台完全用国产处理器构建的超级计算机。其峰值计算性能达到每秒12.54亿次，持续性能达到每秒9.3亿次，系统能效比达到每瓦60.51亿次，表明中国超级计算机不再单纯依靠速度取胜，而是在自主可控性、峰值速度、持续性能和绿色指标等方面实现了全面突破，达到了一个新的高度。
在运行过程中，“神威太湖之光”充分利用了国内处理器在存储和计算资源方面的优势，能够以18.9pflops(每秒189万亿次浮点运算)实现“非线性地震模拟”，也是世界上首次在如此大的规模上实现高分辨率、高频率的非线性塑性地震模拟。
没有研究小组的新算法，就不可能取得如此高的效率。为了实现超级计算机的最佳性能，研究小组设计了一种复杂的算法，解决了“有限内存带宽”的问题，并将其扩展到超过15次浮点运算(每秒150万亿次浮点运算)。这对超级计算机来说更加强大。
在入围今年“戈登·贝尔”奖的三个申请项目中，有两个来自中国。除了“非线性地震模拟”，还有一个基于“神威太湖之光”系统的整机应用“全球气候模型高性能模拟”。
超级计算应用已经涉及到许多领域，如航空航天、工业设计、生物医学等
“超级计算是一项基础工程，也是一个国家科技实力的体现。它是科学和工程中应用最早和最广泛的，其应用效果最为显著。理论研究和科学实验已经成为人类探索未知世界的三种科学手段。它被称为支持科学发现的第三大支柱。”傅浩欢说道。
超级计算机，又称“国家最重的武器”，是解决重大工程和科学问题不可替代的工具，也是解决国民经济建设、社会发展和国防建设领域重大挑战性问题的重要手段。“超级计算机的可持续发展必须与行业和学科的发展相结合，这需要专业人员和跨学科团队的共同努力。”国家超级计算无锡中心主任、清华大学计算机科学与技术系教授杨广文说:“如果你应用它，你就能真正发挥你的超级计算能力。”
目前,“神威太湖之光”的应用涉及生物技术、航空空航天、气象气候、材料科学、海洋环境、机器学习、电磁仿真、工业设计、金融计算、生物医学、环境工程、石油勘探等19个领域。，并支持国家重大科技应用、先进制造等领域。在这些应用中，有代表“黑色技术”未来发展方向的研究领域，如“人造小太阳”，它是核聚变发电相关理论和实验的模拟；在重大项目领域也有项目，如c919大型飞机的各种飞行状态仿真和天宫系列航天器的飞行状态仿真；还有与人们生活相关的动画制作。山东某公司制作具有超级计算能力的动画制作，不仅使动画渲染更加逼真，而且大大缩短了制作周期。“在未来，很可能会出现基于‘神威太湖之光’计算能力的国产动画大片。”杨广文说。
国家超级计算无锡中心仍在考虑如何为当地经济服务。“江苏是一个制造业大省。如何帮助制造业实现创新是我们考虑的一个重要应用方向。”杨广文说，他们可能会建立一个工业科技创新中心。目前，中国制造业的应用软件大部分是国外商业软件，无锡中心也在这方面进行规划。例如，格林威治智能风力发电场的平台将由视觉能源公司建造，研究将在汽车制造、造船和新药研发领域进行。
杨广文表示，未来，“神威太湖之光”将继续围绕世界重大科技需求发展高性能计算应用服务，为世界科技创新做出贡献，支持国家高性能计算发展战略和创新型国家建设，在能源、环境和先进制造业领域发挥重要作用。
