量子计算与测量开启新征程神威E级超算原型机在济首秀量子技术+超级计算济南欲摘两顶科技皇冠

8月5日，在国家超级计算济南中心，工作人员在查看神威E级原型系统运转情况。 新华社发

5日，在国家超级计算济南中心，工作人员在巡视存储设备运转情况。 新华社发

5日，神威E级超算原型机启用。 记者郭尧 摄

时报8月5日讯 （记者王颖军）“8年前，中科院量子研究团队来到济南高新区，成立量子技术研究院，当时很少有人真正明白量子技术，更看不清前景如何。但8年来，济南市对这一新兴技术充满信心，全力支持，量子产业在这里从无到有，取得了一系列全球领先的成绩，产业链不断拉长。由此，我们看到把握世界科研热点带来的发展机遇。”8月5日，在济南量子技术研究院，面对十多位量子研究领域的科学家嘉宾，省委常委、济南市委书记王忠林的发言热情洋溢且发人深思。

当日上午，济南人引以为傲的两个国际前沿科技领域——量子、超算，都有喜庆事儿，分别举办了简短的仪式。先是济南量子技术研究院新址启用暨全国量子计算与测量标准化技术委员会（筹）揭牌，紧接着是国家超级计算济南中心神威E级原型机启用。

作为山东量子技术研究及成果转化的主要阵地，济南量子技术研究院取得了一些显著成果：组织建设的济南量子通信试验网，是已知的世界上规模最大的承载实际应用的城域量子通信网络；实验室研发的量子核心关键器件被广泛应用于京沪干线、济南市党政机关量子通信专网等重大工程；与中科大、清华大学共同完成的超400公里抗黑客攻击量子密钥分发，创造了点对点量子密钥分发的世界纪录。

近日，由济南量子技术研究院承担秘书处工作的全国量子计算与测量标准化技术委员会获批筹建，开启了量子计算与测量领域相关标准化研究的新征程。济南量子技术研究院将在中科院量子研究团队的授权下，联合国内众多研究机构和企业，完成量子计算与测量标准的制定工作，抢占量子计算与测量领域国际“话语权”。

量子研究在济南取得显著成果，济南的超算中心同样引得世人瞩目。神威E级超算原型机8月5日启用，这是我国E级计算机研制过程中的里程碑式成果。据了解，E级计算机被公认为“超级计算机界的下一顶皇冠”。

在国家重点研发计划支持下，国家并行计算机工程技术研究中心联合国家超级计算济南中心等团队，经过两年多的关键技术攻关和突破，研制成功神威E级原型系统，并在国家超级计算济南中心完成部署并投入使用。神威E级原型机的研制成功，标志着研制E级计算机的技术条件和工程条件全面就绪，E级计算正拥抱未来。

千佛山上一片云要下多大雨神威E级原型机也将“算”出来

每秒运算百亿亿次的“神威·齐鲁之光”有望2020年露真颜

“E级超算原型机的启用，代表着我们扫除了研发E级计算机的技术障碍、工程障碍、应用障碍。”5日，神威E级原型机的落成仪式上，国家超算济南中心副主任潘景山表示，神威E级计算机于2020年完成研制部署，将率先跨越百亿亿次量级台阶。可以说，神威E级计算机的研发已进入倒计时。

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6次入围超算界“诺奖”“一切皆可计算”

“神威E级原型机是神威E级计算机的工程基础。”潘景山表示，从原则上讲，可以用堆叠魔方的方式来堆叠出神威E级计算机。这意味着神威E级原型机相当于E级计算机的“概念车”，神威E级计算机已具备研制成功的能力。

“截至目前，E级原型计算机已完成包括全球气候变化、海洋数值模拟、生物医药仿真、大数据处理和类脑智能等12个领域的35项重大计算任务。”潘景山介绍，其中，22项应用具备扩展到E级计算机整机规模的能力，6项应用曾成功入围被称作超级计算应用领域诺贝尔奖的“戈登贝尔奖”。

记者了解到，目前启用的神威E级原型计算机，首次在国产超级计算机上构建了人工智能软件生态链，基于神威深度学习库和框架，开展了对弈系统、医疗影像识别、机器翻译多个大规模人工智能应用，其中机器翻译应用的数据规模、并行规模和训练速度世界领先。

“神威·蓝光能够做到全国范围内5公里、山东省范围3公里的分辨率，神威E级原型机现正在做山东省1公里的天气预报。”潘景山举例，到时候就算是千佛山上的一片云，也能算到它何时下雨、能下多大。不仅如此，神威E级原型机还发力医养健康方面的大数据运算。“基于人类生命健康管理方向的基因组学数据运算，E级原型机也有了一定的数据基础。下一步，国家人类遗传资源大数据中心也将落在国家超算济南中心。”

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我国完全自主研发造价1/10，运算能力3倍

“神威E级原型机由我国完全自主研发。”潘景山说，从神威·蓝光、神威·太湖之光，到神威E级原型机，其研制单位——国家并行计算机工程技术研究中心走的是一条核心技术自主可控的路子。

“神威E级原型机的处理器、网络芯片组等核心器件全部实现国产化。运算系统全部采用具有完全自主知识产权的‘申威26010+’众核处理器构建；高速互连网络系统全部采用完全自主知识产权的申威网络交换芯片、申威消息处理芯片构建；存储和管理系统采用申威多核处理器构建，实现了对该领域产品的国产化替代。神威E级原型机整体研制指标国际领先。”可以说，神威E级原型机芯片完全自主可控，“我们不会被别人‘卡脖子\’。”而多年来的自主研发也使得神威系列一代比一代强，性价比一代比一代高。

5日，在位于山东省科学院计算中心（国家超级计算济南中心）的机房里，记者见到了神威E级原型机的真容。与神威·蓝光的8个机柜相比，它仅有1个机柜，而运算能力却是神威·蓝光的3倍。“神威E级原型机的运行速度是3-4个PFlops（1PFlops=1千万亿次），投入是6000万元，只有神威·蓝光的十分之一。”2011年，神威·蓝光落地济南时，造价约6亿元，运行速度为1个PFlops。“当年神威·蓝光排名全球第14位，到2017年11月已滑至全球第300位。”由此可见，超级计算机的竞争激烈残酷。

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有望再成“世界第一” 命名“神威·齐鲁之光”

6月，新一批全球超级计算机500强榜单显示，美国超级计算机“顶点”超过中国的“神威·太湖之光”名列第1，美国超级计算机多年后重回榜首。这也让中国加快了E级超算的战略布局。山东省计算机中心（国家超级计算机济南中心）主任杨美红表示，国际上，美国、日本、欧盟、俄罗斯等均提出研制运算速度达每秒百亿亿次的计算机计划，人类将首次进入E量级计算时代。从国内来说，天津、山东、上海、广东、河南、安徽、贵州等地都在竞争，期望E级计算机能落地。据了解，三个E级原型机分别是天河E级原型机、神威E级原型机和曙光E级原型机。目前，已通过课题验收的天河、神威E级原型机分布部署在天津超算和济南超算。

“神威E级计算机于2020年完成研制部署，将率先跨越百亿亿次量级台阶。它采用的新一代众核处理器有望成为世界运算速度最快的处理器，节点规模可扩展至数十万量级，支持系统性能从1E到10E量级的跨越。”潘景山说，“我们为它起了名字，‘神威·齐鲁之光\’。”它或许将继承神威·太湖之光，成为下一个世界第一。

记者了解到，神威·齐鲁之光的总投入约在30亿元，整体布局是一栋四层左右的楼房。“一层是高压变电站和制冷机房，二层是配电室和UPS室，三层是存储机房、主机房和前端机房，四层是存储机房和用户区。”潘景山介绍，楼顶需建造一个室外冷却塔。从配套设施来看，机房面积为24000平方米，双创空间6000平方米，其他配套约2000平方米。其配电需求为30MW（兆瓦）。

潘景山介绍，目前神威E级原型机扫除了神威E级计算机的技术障碍、工程障碍、应用障碍，但E级计算机的芯片发展面临着能耗墙的障碍。

“E级计算机的功耗非常大，因此突破能耗墙是关键。”中科院计算机研究所并行软件实验室主任、国家超算济南中心主任张云泉曾公开表示，百亿亿次超级计算机最大的问题就是功耗控制，需要在半导体工艺上有很大突破，才有可能把功耗控制在30MW左右。 （记者王晶）

●量子应用

服务精准治霾 济南将建国际先进监测系统

量子除了在通信领域的应用，离我们的日常生活也不遥远。为推进量子激光雷达项目产业化，山东国耀量子雷达科技有限公司已于近日完成注册，作为国耀量子雷达在环保等领域应用的总部。

量子雷达由中科院院士、中国科学技术大学常务副校长潘建伟和中科院院士、武汉大学校长窦贤康科研团队联合研制，2009年以来，科学家团队与济南市政府在量子领域建立良好的合作基础，为推进量子激光雷达项目产业化，两位院士提出项目优先落户济南，并进行示范区建设。

项目拟在济南市建设2个固定监测站、3个车载移动监测站，每个监测站配备气溶胶量子激光雷达、量子偏振雷达和量子测风激光雷达，为济南市环保、气象等业务提供5年的数据监测、分析和服务，实现精准治霾、精准气象预测，示范区建成后将成为国内乃至全球最先进、最有效的大气污染、气象监测系统。 （记者王颖军）

●延伸阅读

超算与量子，如何与济南结缘？

超算和量子与济南的渊源均可追溯到七八年前。早在2010年3月，中科大量子通信产业化团队就看中济南，并在济南高新区成立山东量子科学技术研究院有限公司。2011年，超算“神威·蓝光”落户山东省科学院计算中心（国家超级计算济南中心），也在高新区。同样也是2011年，中国科学院量子技术与应用研究中心落地济南高新区，同时成立了济南量子技术研究院。

2013年，山东量子科学技术研究院有限公司联合济南量子技术研究院建成中国大陆第一、世界前三的周期极化铌酸锂波导芯片研制平台。同年11月，济南量子保密通信试验网建成投入使用，成为“京沪干线”的重要一环。2016年，“墨子号”成功发射，山东量子科学技术研究院有限公司为首次千公里级星-地保密通信提供重要保障。2017年，济南市党政机关量子通信专网开工建设，同年9月完成验收，创造了大规模量子通信网络建设的速度纪录。今年3月，山东省发布《山东省量子技术创新发展规划2018-2025》，济南市将量子科技发展列入“济南市十大千亿产业振兴计划”；4月，“济南·量子谷”规划正式启动。 （记者王晶）

●马上就评

科技让一座城市自带光环

8月5日这个炎热的周末，济南被量子、超算刷屏，或许普通人尚未深入了解这些国际前沿科技，但是，国际首例、完全自主知识产权等字眼是那么鼓舞人心，而且，人们已经在憧憬，这两项高端科技产业化给将济南带来的美好前景。

科技之光照亮产业之路，或许可以再举一个城市的例子。安徽合肥在解放前只是一个小县城，工业基础非常薄弱，但近年来发展迅猛，现在来看仍然后劲十足，其关键词只有一个——科技。1970年，中国科技大学从北京南迁，选址遇到难题。当时，人们的温饱都成问题，两个省份直接拒绝了接纳中科大的请求。在这种情况下，安徽张开了热情的怀抱，让中科大成功进驻合肥，中科院众多研究所也纷纷在合肥落地生根，科技的土壤让合肥从来不缺少自主创新的驱动，大量新兴产业从无到有。

科技让一座城市自带光环。七八年前，济南吸引到量子、超算两个项目落地，也是因为这片土地有科技的基因和土壤，比如服务器“老大”浪潮、全国第二个软件名城，都是济南的名片，引以为豪。当我们在某一领域拥有了国际前沿技术，自然会吸引来国际一流的科学家、专家学者，他们大多拥有正在研发的项目或等待产业化的成果，如果能把好的项目、成果留在济南，转化为生产力，作为老工业城市的济南，新旧动能转换的步伐将越来越稳健。（记者王颖军）

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