清华大学荣获“戈登·贝尔”奖，这是高性能计算应用程序中的最高奖项

11月20日，刚从美国回国的清华大学地球科学系副教授付浩瑜带领他的研究小组接受了记者的采访.

3天前，在美国丹佛举行的全球超级计算大会上，傅浩金及其团队完成的“基于神威·太湖光的霓虹地震”非线性地震模拟获得了高等领域的最高奖项. 性能计算获得“ Den Bell”奖，被称为“诺贝尔超级计算应用奖”.

国际领先的研究

“当我刚开始这个项目时，有人问我是否可以预测地震. ”傅浩基说: “对于我和其他科学家来说，这仍然是一个梦想. ”

傅浩宇解释说，很难同时预测地震的时间，空间和强度这三个要素（即时间，空间和强度）. 而且我们对地球知之甚少. 目前，对地球的研究只能达到地下10,000米，但仅占地球半径的6％.

由于无法实现预测，研究的价值是什么？也许“戈登·贝尔”奖评委的一句话是对的: 通过模拟地震，比从真实的地震中学习，我们可以更好地了解地球的结构.

付浩宇解释说，基于“神威·太湖之光”超级计算机的强大计算能力，项目团队成功设计了一种高度可扩展的非线性地震模拟工具，以基于断层动态破裂模拟地震源的产生. 过程，基于塑性波模型的地震波传播过程.

在超级计算领域，无论是美国的“ Titan”还是中国的“泰威湖之光”，普遍存在计算速度快但带宽有限的问题，从而影响数据传输. 傅浩金表示，我们使用复杂的算法设计来解决科学计算中常见的“内存带宽限制”问题，并将其扩展到整个计算机上的超过1000万个内核，以获得超过15个Pflops（每秒150万亿个浮点数） ）. （计算）性能方面，实时压缩技术突破了存储容量和存储带宽的限制，并将性能进一步提高到18 Pflops. 该工具在存储和计算资源方面充分利用了家用处理器的优势. 这也是世界上第一次地实现高分辨率，高频，非线性塑性地震模拟.

“一个模拟网格点，我们的空间分辨率可以模拟8米×8米×8米，而类似的国际模拟数据只能达到20米. ”清华大学系主任，博士生何丛辉说.

“尽管我们无法预测地震的时间，空间和强度这三个要素，但我们可以根据地震过程的情景预测地震的破坏. 例如，位置已知，时间不受限制，强度傅浩金说，灾难的定量描述可用于建筑设计和救灾等领域，例如美国加利福尼亚，以确定建筑物的定点保险限额.

戈登·贝尔奖评审团主席和美国国家航空航天局科学家塞尼说，中国在超级计算应用领域处于世界领先地位. 去年，他的评论是“第一条评论”.

大机器解决大问题

在傅浩金团队的办公室里，有一个口号: “计算无极限，挑战无止境. ”研究小组还多次提到了中国自主开发的“神威太湖之光”超级计算机.

超级计算对国防和民生具有重要的战略意义. 该超级计算机由江苏省科学技术部和无锡市共同投资，总投资18亿元，由中国完全独立的家用处理器构建而成. 在今年的全球超级计算大会上，它以超强大的计算能力捍卫了世界第一. 它具有每秒9.3亿次的连续计算能力，是超级计算超级快的计算专家.

更难得的是，在这次会议上，有两个基于“神威·太湖之光”系统的全机应用程序被选为“全球气候模型的高性能模拟”和“非线性大地震模拟”. 戈登·贝尔奖获得提名，占2017年该奖项提名总数的2/3. 这两个项目都是傅浩金团队的研究项目.

这是“神威太湖光广”超级计算机连续四届冠军，也是世界超级计算机中中国家用超级计算机系统连续第十届冠军.

“大机器解决大问题并探索国际先进的科学和工程问题. 它们是顶级超级计算系统的核心用途，也代表了中国在硬件方面的自主创新能力的高度. ”傅好金在谈论时，我提到了“两个目标”: 第一个目标是使用应用软件将世界上第一个计算能力转换为科学和工程上的突破和创新. 第二个目标是使用超级计算中心作为平台，并将顶级科学转化为一流的服务. 在此基础上，我们可以探索与人类有关的复杂问题，例如地震和气候变化，并实现人们的生活和经济. 有效辐射的发展.

清华大学负责“神威太湖之光”的运营. 据国家超级计算机无锡研究中心主任，清华大学教授杨光文介绍高性能计算应用领域，清华大学去年与无锡签署了合作协议. 在短短的一年内，它已经在20个领域中支持了100多个应用，涉及材料，生命，船舶，国防等项目. “如何使用超级计算解决重大科学技术问题？这是一个挑战. 我们已经团结了优秀团队，已经完成了17个重大项目的应用. ”杨光文说.

跨学科的罕见例子

清华大学理学院院长高性能计算应用领域，地球科学系主任龚鹏说，这是地球科学和计算机相结合的罕见例子，这是非常宝贵的. 这位从伯克利大学（University of Berkeley）回来的科学家开玩笑说，计算机学生的收入高于地球科学老师的收入. 计算机喜欢与金融的学生一起工作，而很少与地球科学的学生一起工作. 这个团队值得称赞，并愿意面对地球村的共同问题，并解决一些宝贵的科学问题.

跨学科研究已成为实现重大科学发现和领先原始成果的重大突破. 据统计，过去一个世纪的300项诺贝尔奖获得者中有一半来自跨学科研究.

两个讨论较少的学科是如何产生的？清华大学研究院副院长丁宁解释说，如此重大的成就并非地球科学与计算机科学之间的简单合作. 不是一方提出了要求，而另一方则满足了这种简单的要求. 这是不同学科之间真正的深层交叉. 整合例如我们的博计算机科学的人到地球系统科学学院学习.

邓宁说，从制度和机制的角度支持跨学科研究是大学治理中的一个全球性问题. 在外国大学中，由于学校制度不利于跨学科研究，因此教授将其校长告上法庭. 可以看出，建立一种有利于跨学科研究的体制机制是多么困难.

“不可能在一个学科中实现最主要需求的解决方案. 例如，清华核研究所的世界领先的高温气冷堆技术和李鲁明教授的团队成功开发的脑起搏器技术是跨学科的. 这项研究取得了显著成果. 邓宁说，清华大学把促进跨学科研究作为科学研究体制和机制改革的四个关键问题之一. 例如，我们建立了完整的跨学科研究组织体系，建立了“跨学科学位课程”，制定了学校教师的，并支持教师开展跨学科研究.

据报道，有12个基于“神威·太湖之光”的非线性地震模拟小组，包括来自清华大学地球系统科学系和计算机系以及山东大学的5名师生，南方科技大学和中国科学技术大学. ，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等单位共同完成.

除了清华大学教授杨光文，南方科技大学院士陈小飞和山东大学教授刘卫国外，其他成员大多是80后和90后. 这个年轻的团队也充分体（Fu Haojin）出生于1982年. 他声称自己是“异构”计算机，并且了解地球科学. 该团队的学生和团队中最小的成员何丛辉（Honghui）生于1992年，是清华大学计算机科学与工程系的博士生.

“我们对全球共享，跨学科和地区的平稳持续的合作充满信心，我们对他们的需求非常清楚，而不是一口气达成协议. ”龚鹏说，这个项目的合作不仅是跨学科的，而且是国际性的. ，并与南加州地震中心等机构合作.

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