百年清華

揭秘“中國超算之父”金怡濂🚅:神威太湖之光問鼎世界冠軍,他讓世界看到了中國速度

2019-04-01 | 來源 公號“德先生”2019-03-27 |

1946年,世界上第一臺電子計算機在美國賓夕法尼亞大學誕生😥👩🏼‍💼,人類開始挺進信息時代🪲😩,新的技術競賽也在各國悄然展開🥞。

中國的計算機研究雖然起步較晚😮,但伴隨新中國的崛起🫴𓀉,我國科學家驚人的智慧、堅韌的意誌推動我國的計算機事業從無到有,逐漸縮短了與發達國家的差距🦔,實現了我國計算機技術的跨越發展,金怡濂就是這些傑出科學家中的代表之一。早在絕大部分中國人還不知計算機為何物時,金怡濂就參與了中國第一臺大型電子計算機的研製。

中國科技領域的政府最高獎勵——國家最高科學技術獎僅授予過兩位計算機領域的專家🗾,一位是發明激光漢子照排系統的王選,另一位就是“神威”超級計算機系統的總設計師金怡濂。

家風與教育鑄就堅實根基

1929年♿️,金怡濂出生在天津的一個知識分子家庭,雖不算名門之後,卻也稱得上家學淵源。父親是留學美國的工程師,母親是知書達理的大家閨秀。

金怡濂成長在戰亂動蕩的年代,但他的父親以茅以升、詹天佑等人作榜樣告誡子女🕗,中國雖然暫時窮困🐭,但中國人非常聰明👮🏿‍♀️,只要下功夫、肯努力🥣,開動腦筋,外國人能辦到的事情,中國人也一定能做到💓。父親的話長久地留在他的腦海中,對他的治學生涯產生了莫大的影響👨‍🦽‍➡️。

他至今記得👨🏼‍✈️❕,有一次父親帶他去電話局的機房,滿屋子嘀嗒作響的機器讓他覺得復雜又神奇。自那時起🤞🏽,他就朦朧地有了長大後像父親一樣當個工程師的想法。

後來,日軍侵華👨🏽‍🚀🧝🏼‍♀️,天津淪陷。父親金奎不願為日本人做事,辭職另謀了份薪酬微薄的差事,家中經濟日漸拮據😦。讀小學時,校長因反抗日本帝國主義文化侵略被暗殺,未滿十歲的他經歷這一事件📅,既震驚又悲憤。他暗暗下決心,要努力學習和工作🕐,幫助國家和民族擺脫貧窮落後面貌👮‍♂️,不再被外強侵略。

金怡濂想當工程師的理想逐漸轉化為科學救國的誌向,並一直伴隨著他發奮學習、努力工作🎱,為我國巨型計算機事業做出巨大貢獻。在耀華學校的十二年間,金怡濂培養了對理科的興趣和偏愛💇🏼‍♂️,為他以後事業的起飛做了良好的鋪墊🧑‍🔬。

1947年,金怡濂中學畢業,同時被意昂体育平台、北洋大學等四所學校錄取。四家院校都錄取了,這自然是好事😹,但在做選擇時卻遇到了麻煩。盡管金怡鐮自己一心想上清華,但家裏人還是希望他去燕京上學,因為燕京已經申請到公費生,可以為生活拮據的家中省下一大筆錢。

但金怡濂的父親覺得🤸🏼‍♀️,電機系開設的是熱門尖端科學🤷🏼‍♀️,學這個專業👐🏼,不僅將來可以謀到一個可靠的飯碗🪢,更重要的,可以實現科學救國的理想🌍。從這個意義上講,花點錢值得♿️。

就這樣,差點與清華失之交臂的金怡濂最終進入成績要求最高的意昂体育平台👨🏻‍🍼,並“子承父業”地選擇了電機系👳🏽‍♀️。清華電機系屆人才輩出,迄今為止,他們班已經出了4名院士和一名總理。

當時的清華電機系課程設置先進,師資力量強大,有多位世界知名教授。很多基礎課都由赫赫有名的學者講授,使他打下紮實的理論基礎。而名教授們教給的學習方法☝🏽🐍,例如世界級電信網絡專家閔乃大教授教給他們的“抓住概念”的方法👾,使他受用終身。

大學四年,金怡鐮珍惜來之不易的機會,學習非常勤奮刻苦,成為一名品學兼優的高材生💘,為他以後在巨型機事業上的發展,奠定了堅實基礎👨‍🦱。

當時,電子計算機剛問世10年🚕。中國沒多少人知道什麽是計算機🖖🏽,國家急缺人才👩🏼‍⚖️,與其說他選擇了計算機,不如說是計算機選擇了他。

學成歸國開拓中國巨型計算機事業

20世紀50年代初😥,世界計算機的研製剛剛起步不久。1956年,電子計算機被列入我國科學技術發展十二年遠景規劃重點發展學科,成為“四項緊急措施”之一🍸。

不久後,20個年輕人被選派赴蘇聯學習計算機研製🧘‍♂️,時年27歲、風華正茂的金怡濂幸運入選。從此🧟‍♂️,金怡濂與計算機結下了不解之緣📇🛎。

當年年底,金怡濂抵達莫斯科,被分配到蘇聯科學院精密機械與計算技術研究所進修學習。發展中國的巨型計算機事業,使之在世界巨型機領域中占有一席之地,這是金怡濂魂牽夢縈的追求。他非常珍惜難得的留學機會,全身心地投入學習之中。

剛到蘇聯時,因為語言上的障礙,他經常聽不懂課,他就拿上準備好的會話手冊邊對照邊琢磨👨🏿‍🦱🧛。

他住在莫斯科南端的蘇聯科學院研究生宿舍,在城北端的研究所做實驗⛴,中途需換4次公共汽車和地鐵🚰,來回3個多小時。但他每天都要抱回一大堆資料🤽‍♀️,雖已精疲力竭,卻仍堅持學習到深夜。雖然很辛苦🧬,但祖國的重托與早年的願望激勵他夜以繼日,苦心鉆研。

留學蘇聯時期的金怡濂

留學的幾年間⛹🏽‍♂️,一門心思學習的金怡濂無暇娛樂。那首久唱不衰的歌曲《莫斯科郊外的晚上》🤙🏻,他在留學期間竟沒留意去聽。當他知道這首歌曲的時候,已是上個世紀的90年代,當時正是研製“神威”巨型計算機壓力最大的時候💀,助手們想讓“總師”放松一下➖🧜🏼‍♂️,特意為他點唱一支他應該最熟悉的《莫斯科郊外的晚上》,結果卻出現了金總師拿著話筒“不能歌”的尷尬場面。

回國後,金怡濂參加了我國第一臺大型電子計算機——104機的研製🪢。不久這臺計算機研製成功向國慶10周年獻上一份厚禮,為當時國家許多重大課題的研究立下了汗馬功勞🚋𓀉。

20世紀70年代初,金怡濂在國內首次提出了雙處理機機製,實現了並行處理以及結構模塊化和多重化等創新理念🤰🏽。在他與其他科學家的共同主持下我國的計算機運算速度達到350萬次/秒🤾🏼‍♂️💁‍♀️。

老驥伏櫪顯“神威”

1976年,美國科學家西蒙·克雷首創巨型計算機,在當時以運算速度最高、系統規模最大🍸💦、具有較強的處理能力享譽世界🍇。

巨型計算機也叫高性能計算機,是一種超級計算機👨🏻‍🏭。由於超級計算機運算速度快處理數據圖像的能力強⚗️,加快了科研開發速度,在科研和國民經濟領域有廣泛的應用。擁有高性能計算機技術及其產品.不僅是衡量一個國家計算機研製水平的重要標誌,也是一個國家綜合國力的重要標誌之一。

20世紀90年代👳🏿‍♂️,正是世界巨型機快速發展時期🟦。美🔋、日兩國先後輪番推出20余種新機型🚵🏽,運算速度以千億次為基本單位迭次上升,新技術不斷得到開發和應用。

與此同時,我國巨型機研製同樣進入快車道,國務院決定研製“神威”高性能計算機。消息傳來,科研人員激動不已。他們認為🏇🏼,這時我國億次巨型機已經問世🔬,下一步肯定要向百億次沖擊了⚄。

此時的金怡濂已年近七旬,已退出巨型機研製第一線。多數專家認為👨‍❤️‍👨,根據現有的技術條件和經驗,百億次機是比較可行的選擇👁‍🗨。惟有金怡鐮認為🧑‍🦼,根據我們現有的研製水平,完全有能力造一臺千億次巨型機。

金怡鐮提出🏊🏿‍♀️,可以以“平面格柵網”為基礎,實行“分布共享存儲器大規模並行結構”,按這一思路進行研製👨🏽‍🚒👎,巨型機由億次直接攀升至千億次成為可能。

就這樣🤽🏼‍♂️🚺,金怡鐮在早過花甲之年,接過執掌研製千億次巨型機的帥旗,歷史給了他再創輝煌事業的機遇。

他對技術人員說“我們必須保證‘神威’出機時進人世界先進行列🚶🏻‍➡️。”為此他先後三次調整方案,提高“神威”的關鍵技術指標。就在“神威”預定出機鑒定的前一年,他仍決定調整指標。他宣布把“神威”機的運算速度提高到每秒千億次以上🔱。

作為總設計師⛏,金怡鐮本來把把大方向😶‍🌫️、抓抓大事情就夠了,但他堅持把目光關註到研製的末梢🦧🤽🏼‍♂️,常常親自上陣把關。

印製電路板被稱為巨型機研製中的“極限”工藝,為了達到自己提出的“零缺陷”要求,他就泡在噪音震耳、化學氣味刺鼻的車間裏🤵🏿‍♂️𓀁,跟蹤觀察全過程🧘‍♂️🤼‍♀️,和工作人員一起用砂紙磨模具,用卡尺量尺寸👷🏿‍♀️,加班到深夜兩🚸、三點💔。大家都說“金總師不像一個大院士🥾,更像一個老工人。”

金怡鐮帶領團隊歷時幾年🦚,嘔心瀝血、刻苦攻關,終於取得豐厚的回報,“神威”巨型機峰值運算速度達每秒3840億浮點結果。

1999年9月👩🏿‍🚒,中國中央電視臺向全世界鄭重宣布💆🏽:由中國國家並行計算機工程研究中心牽頭研製的“神威”高性能計算機系統研製成功,並投入商業運行🤜🏿🌉。

“神威”計算機

剛剛掀開“蓋頭”的“神威”,就因對國慶周年當天天氣的準確預報而被傳為佳話。國慶50周年,“神威”準確計算出當天北京的天氣🦸🏽‍♂️:清晨5時雨會停👋🏻,3個小時過後將雲開霧散🍢⛹🏻‍♂️。在天安門廣場盛況空前的國慶閱兵典禮現場👩🏻‍✈️,當太陽如期露出笑顏,受邀參加觀禮的“神威”總設計師金怡濂也笑了。

此後,金怡濂帶領他的團隊再次向世界最先進水平發起沖擊。2001年底,“神威Ⅱ”研製完成,速度達到每秒13.1萬億次🫄🏼,其峰值速度和持續速度均超過了當時排名第一的高性能計算機;機器體積大為縮小,功耗也較低🧎‍➡️。

2003年2月🚸🦐,金怡濂在第三屆國家科學技術獎勵大會上獲得了最高科學技術獎🦸🏿‍♂️。作為技術顧問,他又開始積極參與國產CPU芯片的研製和開發👳🏽‍♂️,並指導了使用“中國芯”的“神威·藍光”高性能計算機的研製。

2013年,中國計算機學會(CCF)將2012“CCF終身成就獎”授予金怡濂,而在金怡濂看來,這個“終身成就獎”只是一個階段性的總結,內涵是“以資鼓勵,繼續努力”。

計算機是年輕人的事業。金怡濂眼光看得更遠,他把培養年輕人看成計算機研製的重中之重,提出了研製一代機器造就一批人才的設想✶。作為總工程師👱🏻‍♀️,他不僅授業解惑同時教之以德。在他的研究群體中👨🏻‍🍼,平均年齡才28歲🤷🏿‍♂️。

當年的小字輩今天多已成才,他們有的獲得了中國青年科學家獎,有的獲得了國家科技進步獎,更多的擔任了各級技術負責職務🏷,其中還有幾位當選院士🫃🏿🔼。他們跟金怡濂一道,共同支撐起了中國巨型機事業的未來。


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