技术创新-项目申报书

技术创新-项目申报书
申请编号：
申报年度：2013
广州市科技计划项目
申报书
项目名称：广州超算中心核心应用的技术创新探索
申报单位：
计划类别：广州超级计算应用研发与扶持专项
技术领域：信息科学
项目组织单位：
申报时间：2012年6月23日
广州市科技和信息化局
申报单位基本情况表单位名称
地址是否国际合
作项目
否
邮编是否产学研项
目
传真
网址E-Mail
单位类型服务行业信息、咨询服务业单位特性法人代码法定代表人职务/职
称
电话
财务部门负责人职务/职
称
电话
2011年申报单位经济状况(万
元)年产值年销售额
试验发
展(R&D)
经费
(R&D)经
费占年
销售额比
例％
出口创汇
（美元）
2011年申报单位获得政府项目状况(万元)获得国家
科技部项
目经费
获得省科
技厅项目
经费
获得市科
信局项目
经费
除国家科
技部外其
他部委项
目经费
除省科技
部门外其
他省级部
门项目经
费
除市科信
市级部门
项目经费
2011年申报单位高新技术产品情况产品名称产值（万元）1、2、
3、
申报单位人员情况职工总数
专业技术
人员数
其中：高
级职称
中级职称
开户银行帐号
开户名银行信用等级
主要参加单位参加形式
单位（1）名称中国人民解放军国防科学技术大学计算机学院联合申报
地址湖南长沙砚瓦池正街47号单位类型大专院校
联系人付清朝电话0731-845736
23
（公章）
单位（2）
名称
地址
单位类型
联系人电话（公章）
其他参加单位(3)、（公章）
(4)、（公章）
技术及知识产权状况表单位拥有知识产权状况：
专利申请总数专利授
其中发明其中实用新型软件版权(项数）申请授权申请授权
近三年
其它知
识产权
状况说
明
项目技术及知识产权状况
项目阶
段
中试技术水平国际先进
技术来源合作开发
项目所属技术领
域
信息科学
项目已有知识产权状况专利申请总数
专利授
权总数
其中发明其中实用新型软件版权（项数）
申请授权申请授权
4 1 4 1 14
其它需要说明的问题：无
申请项目基本情况表（一）
项目负责人姓名性别
出生日
期
最高学
历
学位职务职称E-Mail 手机证件名
称
证件号
码
现所从
事专业
项目联系人职务职
称
电话
手
机
项目组主要成员
姓名年龄职务职称分工所在单位签名
程志全32 讲师副组长中国人民解放军国防科学技术大学计算机学院
徐凯30 讲师技术开发中国人民解放军国防科学技术大学计算机学院
项目概述：
项目概述（包括项目主要研究内容、主要创新点、完成后的主要成果、主要用途和使用范围）：
超级计算机是国家综合国力、科技竞争力和信息化建设能力的重要体现，已经成为世界各国特别是大国争夺的战略制高点，可视作科技海洋中的航母。

超级计算机系统的使用寿命大概在5年左右，根据TOP500的统计，对任何一套系统来说，从第一名落到第500名要经历6-8年的时间，而再落到跟笔记本电脑一般水平，只要经过8-10年的时间。

HPC 系统技术更新周期短，这意味着大部分普通高性能计算机用户会面临一个非常残酷的现实问题：如果在这5年里机器使用率不高，时常处于空闲状态，怎么收回投资呢？我国的超级计算发展在欣喜之余，是
不是也该想想，该如何寻求突破呢？
超级计算机是解决国家经济建设、社会发展、科学进步、国家安全和国防建设等领域一系列重大挑战性问题的重要手段，在“高、精、尖”的前沿科学、工程研究之中广泛应用。

但由于我国超算中心大多采用“地方政府投资、以市场导向开展应用”的指导方针，与国际顶级超算中心的运作模式相比，我国超算中心的应用领域范围和应用模式具有很大差异。

核心应用导向往往不是真正的高端应用，而是追求“寻常百姓家”的轰动效应。

本文以广州超算中心为例，探讨超算中心核心应用的技术发展方向，努力为国际一流超算中心开展应用技术创新提供咨询。

项目起止时间2013年1月1日至2014年12月31日
申请项目基本情况表（二）
一、经费预算(单位：万元) 总投入经费：万
资金来源合计市科
信局
自筹资金
小计
国家科
技部
省科
技厅
自有
资金
银行
贷款其它
已投入经费
新增经费小计
2013年
2014年
新增经费支出预算
新增其中：1、新增自筹经费2、市科信局经费
支出科目总经费经费额用途说明经费额用途说明
一、基建费
二、人员费
其中:项目负责
人
主要研究、开
发、推广人员
三、设备费
1、购置费
2、试制费
四、能源材料费
1、材料易耗品
费
2、燃料及动力
费
五、试验外协费
六、会议差旅费
七、项目管理费
八、其它费用
合计
申请项目基本情况表（三）
二、立项依据
1.科学研究/开发意义
超级计算是解决国家经济建设、社会发展、科学进步、国家安全和国防建设等领域一系列重大挑战性问题的重要手段，是国家综合国力、科技竞争力和信息化建设能力的重要体现，是国家创新体系的重要组成部分，已经成为世界各国特别是大国争夺的战略制高点。

在计算机领域，超级计算泛指设计、制造和应用超级计算机的各类活动；在其他行业领域，超级计算通常指在超级计算机上进行的大规模科学
和工程计算、海量数据处理和信息服务等应用活动。

对于超级计算机的比喻，是仁者见仁的。

从“更高”的视角，它被比喻为“是计算机领域的珠穆朗玛峰”；从“更快”的视角，可称为“高速公路”。

本项目从“更强”的角度，将其视作科技海洋中的“航空母舰”。

较之以往的比喻，“超算”的“航母”形象更能显示超级计算机的国家战略定位、具体功效和系统性。

在应用的背景下，天津超算的刘光明用“高速公路上跑拖拉机”来形容我国超算的应用状况；但从航母的角度，应用的状况可视作“航母上运载沙丁鱼”。

从超级计算机应用的初衷而言，它广泛应用于地球气候模拟、宇宙天体研究、基因研究、超高速飞行器设计等“高、精、尖”的前沿科学研究之中，现在也越来越多的应用在自然灾害预报、生物医药研制、新型材料开发等与老百姓生活密切相关的科研领域。

但这些领域远不是现在过度炒作阶段的“云应用”。

而配载曙光或浪潮的各个超算中心的主体业务、乃至天津超算中心和长沙超算中心的部分业务，以“寻常百姓家”的轰动眼球效应作为宣传手段，而广州超算中心先导业务似乎也在追随这个主流。

但实际上，该业务并未在国际一流超算中心（如美国劳伦斯利福摩尔国家实验室、美国阿贡国家实验室、美国橡树岭国家实验室）应用视角内。

基于这一应用领域范围和应用模式具有差异的事实，我们需要慎重考虑广州超算中心切实的核心应用，进而探讨核心应用的技术创新问题。

申请项目基本情况表（四）
二、立项依据
2.国内外研究/技术发展现状和趋势：
《华尔街日报》发表评论《中国超级计算机创新不足China's Not-So-Super Computers》指出：尽管中国在研发方面的支出仍远远落后于美国，但已经取得了长足的进展。

但是仔细观察就会发现，中国的超级计算机项目并没有像许多人认为的那样，对美国在技术上的领先地位造成威胁。

中国的研究人员说，如何使用超级计算机通常由当地政府官员决定，而与突破性技术相比，当地政府官员对当地发展项目更有兴趣。

结果就是，中国的超级计算机工程没有产生能够创
造新产业的技术突破。

相反，政府部署这些工程的目的仅仅是是帮助国家追上欧美，无论是在医疗保健领域、汽车设计还是航空领域。

这对于经济发展至关重要，但是也提醒人们，中国仍然是发展中国家，其主要目标仍然是缩小同更富裕国家在经济和技术上的差距。

北京航空航天大学钱德沛说，“我们的战略从来不是引领，而是跟随。

因为这是经济效率最高的发展方式。

”但是，该句话非常值得商榷，因为，以追随为目的的并不是真正的科学研究。

经济效率最高并不意味着科技创新最高。

更严重的是，迄今为止，还没有哪个以追随为目的的经济发展模式取得了最高的效益，哪怕是一个小公司。

尖端技术的研究风险很高，但可以带来巨大回报，使中国等竞争对手望尘莫及。

俄勒冈大学的萨特梅尔说，美国的警惕性并非总是有根据的，重要的一点是不断制定战略，以便使美国在竞争中遥遥领先。

俄勒冈大学萨特梅尔(richard suttmeier)说，中国还没有弄清楚开拓新技术的正确方法，部分原因是研究人员的待遇取决于他们发表学术论文的数量，而不是他们工作的质量和创新。

衡量一个国家在超级计算领域的实力，速度并非唯一指标，更重要的是看应用能力。

本项目将重点探讨广州超算中心的核心应用开发。

据悉，自２００７年７月“天河一号”系统正式上网投入使用后，目前已有石油勘探、高端装备制造、生物医药、动漫设计等方面为20多家用户提供服务。

在我国，核心的工业界尚未掌握运用超级计算机的能力；在国外，超级计算的用户，都是波音、福特汽车等大型、一流的企业。

在中国，超级计算机在很大程度上被看作是各地用来发展地方经济的工具。

中国各地的市政府在制定超级计算机研发议程方面所发挥的作用远远超过美国市政府，因为这类项目的资金大多来自财政拨款。

总部位于马萨诸塞州弗拉明哈姆(Framingham)的市场研究公司国际数据公司(IDC)超级计算机分析师康威(Steve Conway)说，在美国，各市和各州都向当地超级计算机中心提供资金，但通常在设定超级计算机任务上没有什么话语权。

美国的超级计算机中心几乎总是专注于先进科学研究，比如为个人量身设计的药物。

中科院深圳先进技术研究院冯圣中认为，深圳并不关心气候变化和天体物理学(这些都是超级计算机的传统研究项目)，他们关心的是当地的问题。

造价13亿美元的国家超级计算深圳中心有四分之三的投资来自深圳市政府。

冯圣中目前正在制定一个利用“星云”改善华南地区医疗服务的计划。

改善医疗服务是一个有着重要社会意义的目标，但并非要利用运算速度前列的超级计算机才能实现。

在深圳，预计“星云”用于改进暴风雨预警系统，并帮助医疗公司寻找致病原因。

不过，它也将被用于更简单的任务，比如处理视频动画。

对于超算的应用现状，科研主管不能完全脱离应用不当的干系。

在超算应用的决策过程中，科研主管往往将仅有的发言机会变为点头称是的佳机，掩盖了未深入思考和不担当的心态。

超级计算机系统的使用寿命大概在5年左右，根据TOP500的统计，对任何一套系统来说，从第一名落到第500名要经历6-8年的时间，而再落到跟笔记本电脑一般水平，只要经过8-10年的时间。

HPC 系统技术更新周期短，这意味着大部分普通高性能计算机用户会面临一个非常残酷的现实问题：如果在这5年里机器使用率不高，时常处于空闲状态，怎么收回投资呢？我国的超级计算发展在欣喜之余，是不是也该想想，该如何寻求突破呢？
一些超算中心成立时投资不菲，可谓轰轰烈烈，可没过几年，慢慢销声匿迹。

另一些，虽然还在大家视野中，看似光鲜依然，其实艰难度日。

深究其因，在于超算中心的投入犹如还不清的高利贷，先导、一期、二期之后，还有三期、四期，而且金额越来越庞大。

在看不见、摸不着的产出面前，投资人都会捂紧钱包。

如何让超算中心这艘能力超强的航母生存下来，甚至攻城略地，一直是业内人士孜孜以求的良方。

这剂良方或有两味药可选：高端应用与专业人才。

应用一牵引，人才一推动，立时成为超算中心生存与可持续发展的前后轮。

不攀附于某强力的应用单位，则必得植根于某高等院校或科研院所，才能焕发勃勃生机。

中国如此，各国亦不如此！中国最大的劣势之一是软件开发，这个问题可能会带来破坏性的影响，因为超级计算机的有用与
否取决于应用软件的质量。

中国的研究员说，只有不到10%的超级计算机经费被用于开发应用软件。

研究员抱怨说，政界领导人敦促他们建造能够引发媒体轰动的新型超级计算机，而不是专注于超级计算机是否发挥了全部功能。

美国在超级计算机上的投入约为中国的六倍。

在美国，软件开发预算为硬件预算的约30%。

计算机专家们说，就算是这个水平也不够。

美国三大强力部门掌控了全美最主要的超算力量：承担武器研制任务的美国能源部DOE，负责协调全美科研资源的美国自然科学基金NSF，以及低调的航空航天巨人NASA。

总体而言，DOE 下属的国家实验室实力最强，如目前知名的Jaguar就部署在橡树岭（Oak Ridge）国家实验室；而目前第一，“红杉”将用来进行模拟核试验，以及延长老旧核武器的寿命，避免进行地下核试验。

它目前被安装在美国能源部所属的劳伦斯利福摩尔国家实验室。

美国国家核安全局局长达戈斯提诺表示，“红杉”等超级计算机提供的潜在计算能力“提升了美国核威慑力量的信心”。

NSF下属的超算中心则与高校结合紧密，常有新创的前沿技术，最有名的圣地亚哥超算SDSC“寄居”于加州大学圣地亚哥分校，该中心在2009年研制了全部使用最新的固态硬盘SSD 技术搭建集群，震动了整个业界，并获得Gordon Bell奖。

NASA下属的Ames超算中心主要为NASA 自身服务，与其他两系超算相比，少有公开成果发表。

但偶一发布，就能让业界惊羡不已。

依托于某一高端应用的“此”模式，在美国很成功，在国内稍有逊色。

从内容到体制而言，两者不尽相同，但最后的效果却差别甚大。

有两个原因：一是与应用本身的发展水平有一定关系。

美国的一些研究，走在世界的最前沿，所需要计算的精度极高，规模极大，计算量极大，因而对超算的需求源源不断，不断迁移超算前行；二是美国的超算，服务与学术并重，对一些前沿性的研究投入很大的精力，其结果是能吸引到许多一流的专业人才。

二、立项依据
3.预期的应用前景：
(结合学科、领域前沿，围绕国民经济和社会发展中的重要科技问
论述）
超级计算机是国家科研的重要基础工具，在地质、气象、石油勘探等领域的研究中发挥关键作用，也是汽车、航空、化工、制药等行业的重要科研工具。

本项目紧密依托广州市政府的投资，面向广州市的核心产业，被广泛应用于高新产业和现代服务业。

面向基因工程、生物制药、工业设计、城市管理、金融、动漫、新能源、新材料、基础研究等重点领域的应用需求，立足广州，辐射全省，服务全国。

本项目的研究成果将针对广州超算中心的核心应用，力争将广州超算中心的应用水平建设成为“国际一流科技创新超算中心”。

三、科学研究/开发内容、方法、技术路线（每栏打印显示为一页）
1.研究开发目标：
本项目将探讨广州超算中心如何创建国际一流超算应用中心的挑战，探讨如何利用超算资源显著提高核心应用的科技创新水平，促进广州超算中心应用能力的提升，加强超算资源与科学研究、政府投资、应用创新的综合集成，推动广州超算中心计算与数字资源的快速共享和高效利用。

三、科学研究/开发内容、方法、技术路线（每栏打印显示为一页）
2.科学研究内容：
在核心应用的技术创新方面，重点研究的内容包括：
1）系统分析：从国际一流超算应用技术创新出发，总结和剖析国内外知名超算中心核心应用的主流业务，探讨技术创新的模式。

2）探索评估：结合广州实际，将广州超算中心拟开展的核心应用的技术创新进行具体化。

进行必要的建模与量化，做到可调查可评测，并形成科学的风险评估。

三、科学研究/开发内容、方法、技术路线（每栏打印显示为一页）
3.拟解决的关键技术问题：
根据研究内容，本项目将要解决的关键技术问题包括：
1）超算中心核心应用的建设是关系其未来发展的命脉，在纷繁复杂的应用领域中凝练出切实的富有前景的核心应用是必须解决的关键
2）由于广州超算中心的建设具有自身的特性，如何完成超算资源与科学研究、政府投资、应用创新的综合集成时本项目要解决的关键问题；
三、科学研究/开发内容、方法、技术路线（每栏打印显示为一页）
4.项目的特色和创新之处：
本项目的创新之处在于以“航母”视角展开广州超算中心核心应用技术创新的探索，通过总结和剖析国际知名超算中心的应用业务和应用模式，探讨如何建设超算应用国际一流中心的技术创新思路，为广州超算的技术创新提供建议。

三、科学研究/开发内容、方法、技术路线（每栏打印显示为一页）
5.采用的方法、技术路线以及工艺流程：
本项目面向超算应用国际一流技术创新中心的建设、以核心应用业务研究对象，探讨超算资源与科学研究、政府投资、应用创新的综合集成问题。

●国内外知名超算中心应用业务的系统分析研究注重国外经验的借鉴和国内显著分
析的总结，采用归纳分析、对比分析和实证分析相结合的分析方法，分析结果是
项目的理论和实践基础；
●在广州超算中心核心应用业务的探索方面，注重重点性实例研究，兼顾系统性研究，
抓住问题关键，力求提出的对策建议具有实用性。

申请项目基本情况表（十一）
四、主要考核指标
项目成果提供形式
1.主要技术指标（如形成的新技术、新产品、新装置、论文专著等数量、指标及其水平、取得国际、国家、行业标准等）：发展广州超算中心核心应用的技术创新对策建议的技术报告一项，发表学术论文>5篇。

2.主要经济指标（如中试试产的数量、销售量、技术及产品应用所形成市场规模、效益等）：
3.项目实施中形成的示范基地、中试线、生产线及其规模等：
4.其他应考核的指标：
5.本项目完成后获取知识产权目标（单位：项）
总数发明实用新型软件版权其它专利申请0 0
专利授权0 0
申请项目基本情况表（十二）五、工作进度安排
时间进度阶段目标主要
内容及成果
自筹资金（到位）
金额（万元）出资单位
2013 系统分析国际
一流超算中心
核心应用技术
创新的国际经
验和广州超算
的现实起点，整
理出核心应用
技术创新的基
本理论和实践
借鉴经验
、中国人民解放军
国防科学技术大学
计算机学院
2014 探索适合广州
超算中心的核
心应用技术创
新实现模式，探
讨“国际一流建
设”过程中的成
熟度、先进性和
应用效益问题，
提出相关对策
建议。

、中国人民解放军
国防科学技术大学
计算机学院
合计
其它需要说明的事项
申请项目基本情况表（十三）
六、工作基础和条件
1.申报单位概况（人员、资产、业务与管理状况）：
（2）中国人民解放军国防科学技术大学计算机学院
中国人民解放军国防科学技术大学计算机学院将为本项目研究提供优良的科研基础设施。

经过四十多年的建设，国防科学技术大学计算机学院已成为一个集教学、科研、生产、科技开发于一体的高科技实体，在国内外享有较高声誉。

四十多年来，学院取得了丰硕的教学科研成果。

连续三届获国家级优秀教学成果特等奖、一等奖和二等奖。

先后研制成功了20多种以“银河”为代表的各类型巨、大、中、小型计算机。

自1978年以来，有300多项科研项目获奖，其中国家级特等奖1项、一等奖5项，部委级一等奖40多项、二等奖80多项，许多项目填补了国内空白，促进了我国计算机事业的发展，为打破国际封锁和增强综合国力做出了突出贡献。

多次荣立集体一等功，两次被中央军委授予“科技攻关先锋”荣誉称号。

2.本项目现有的研究工作基础（包括现有科研装备条件）：
3.对环境的影响及预防治理方案：
本项目为信息技术开发，属于日益繁荣的信息服务业，不涉及任何工业生产过程，不会产生环境污染，无环境污染风险。