他帶領團隊將每秒十億億次的超強計算力

切實轉化為基礎科研和工程創新的探索能力

連續兩次獲得國際超算應用領域最高獎——“戈登·貝爾”獎，擔任國家超級計算無錫中心副主任、清華大學地學系長聘教授，獲得FPL國際會議25年來最有影響論文……今年38歲的付昊桓，在超算人眼里是一個了不起的“牛人”。日前，他又獲得了第24屆“中國青年五四獎章”。

受訪者供圖

讓最厲害的計算機物盡其用

“國之重器”超級計算機“神威·太湖之光”在我國超算領域的意義不言而喻。這其中，付昊桓在超算應用研究上傾注了大量心血。

“那是2015年夏天最熱的時候，我們師生20多個人來到無錫。我們最初是作為用戶去的，基本都是自帶干糧。當時準備利用暑期三個月的時間，在這臺全新超級計算機上研發一款氣候模擬軟件。”付昊桓說，當時團隊所有成員都感到無比興奮和激動。

要把超算真正搞起來，并不容易。在國際上，中國超算起步晚，發展難度大。在研究攻堅克難的關鍵時期，付昊桓和伙伴們經常需要加班加點的工作。

當時，正遇天氣酷熱，在超算中心剛粉刷完墻壁的房間里，連空調都還沒裝，他們就用網上淘來的工業大風扇來降溫。

那時，付昊桓除了本身的研發工作，還要帶領團隊支持各領域的科學家，邀請全國乃至全世界的科學家運用超級計算機來進行研究。

用他自己的話來說，“這個過程很有趣，也充滿了挑戰。我們現在對超算中心的定位，不僅僅是有一臺最厲害的計算機擺在那里，而是要將其打造成為一個能匯聚用戶、匯聚研究者的科研中心。第一次用上國產芯片，利用國產超算平臺推進應用軟件的發展，這一使命促使我們克服一個又一個難關”。

苦心人，天不負！通過與不同領域科學家的合作，付昊桓帶著無錫超算研發團隊以多維度并行及系統性優化的新方法，成功將有限差分、譜元、稀疏矩陣求解、N體問題、格子玻爾茲曼方法、k均值聚類等不同應用中的關鍵計算成功擴展到神威千萬核的并行規模。

2017年，在全球超級計算大會上，由付昊桓的團隊所完成的“非線性地震模擬”研究獲得國際高性能計算應用領域最高獎“戈登·貝爾”獎。

大機器每天完成近7000項作業任務

“超級計算機為解決工程和科學中的重大難題而生。”付昊桓說，超級計算機比的不只是速度，更是比應用。

為此，他將理論與實踐相結合，敢于跨界嘗試。5年來，付昊桓帶領超算青年團隊，為“神威·太湖之光”超級計算機研發了氣候模擬、地震模擬、工業仿真、生物醫藥、深度學習算法庫等一系列國產應用軟件，將每秒十億億次的超強計算力切實轉化為基礎科研和工程創新的探索能力，展示了國產超算硬件與軟件相結合的巨大潛力。

“自主可控的全新硬件架構是‘神威·太湖之光’超級計算機的核心競爭力之一，但與x86處理器截然不同的硬件特性，對軟件生態建設也有特殊的要求。”付昊桓說，與超算硬件相對獨立的階梯式發展不同，應用軟件的發展需要長期的積累。

付昊桓團隊通過開展跨學科、跨單位的廣泛交叉合作，基于“神威·太湖之光”系統研發出諸多并行應用成果。目前，“神威·太湖之光”的應用涉及生物科技、航空航天、氣象氣候、材料科學、海洋環境、機器學習、電磁仿真、工業設計、金融計算、生物醫藥、環境工程、石油勘探等19個領域，支持國家重大科技應用、先進制造等領域解算任務幾百項，一年來共計完成200多萬項作業任務，平均每天完成近7000項作業任務。

這些應用中，既有代表未來“黑科技”發展方向的研究領域，比如“人造小太陽”，也就是核聚變發電的相關理論與實驗方面的模擬；也有重大工程領域的項目，比如C919大飛機多種飛行狀態的模擬、天宮系列航天飛行器的飛行狀態模擬。

然而，在付昊桓看來，計算無極限，挑戰無止境。把世界領先的計算力轉化為科研和產業上的價值，這僅僅是開始。中國超算的未來發展，關鍵在于高層次創新型專業人才。

幾年來，博士生的培養成了付昊桓工作中最重要和最快樂的一項工作。如今，令他欣慰的是，團隊里有幾位“90后”的成員已經站到了高性能計算應用研究領域的國際舞臺，成為超算領域的學術新秀。

他指導的博士生甘霖于2018年榮獲IEEE高性能專委會杰出新人獎，目前已成為清華大學計算機系的一名年輕老師；何聰輝畢業后去騰訊工作，剛去的第一年所發起的項目就榮獲騰訊技術突破金獎。（劉純  段芳  記者 過國忠）