超越《三体》幻想，将世界领先计算力转化为科研和产业价值！

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科幻小说家刘慈欣在小说《三体》里描述的超级计算机，每秒的计算速度高达500万亿次，这可能是很多人无法想象的计算速度，但当下的科技发展早已超越了十几年前小说中的幻想。

在国家超级计算无锡中心，全球首个突破每秒十亿亿次计算速度的超级计算机“神威·太湖之光”，其峰值计算速度达到12.54亿亿次每秒。

“中国青年五四奖章”获得者付昊桓

作为国家超级计算无锡中心副主任的清华大学地学系长聘教授付昊桓，虽然今年只有38岁，但已两次捧起全球超算应用领域的最高奖“戈登·贝尔”奖。他所带领的超算青年团队在近五年的时间里，为“神威·太湖之光”超级计算机研发了气候模拟、地震模拟、工业仿真、生物医药、深度学习算法库等一系列国产应用软件，将每秒十亿亿次的超强计算力切实转化成为基础科研和工程创新的探索能力，展示了国产超算硬件与国产超算软件相结合的巨大潜力。

“五四 ”前夕，付昊桓荣获由共青团中央、全国青联共同颁授的“中国青年五四奖章”。

当计算机遇到地学

1999年，付昊桓考入清华大学计算机系。本科毕业之后，他先后在香港城市大学、英国帝国理工学院获得计算机硕士和博士学位。

一路学习计算机专业的他，在美国斯坦福大学的一次暑期合作研究项目中，偶然遇到了一位地球物理系精通计算机技术的“交叉型”导师，初次体验了学科交叉的不同视角和独特魅力。这次合作项目的后续成果发表和会议展示，进一步拓展了他对地球科学的了解，也令他最终决定到斯坦福做地学与计算机交叉方向的博士后研究。

2010年，正值清华大学复建地学学科，付昊桓回清华任教。他的主要研究兴趣是结合应用、算法及底层的异构加速器，研究高效、高可扩展的数值模拟方法和智能化的大数据分析方法，尤其是在地学和高性能计算的交叉领域展开研究。

理论与实践相结合，敢于跨界尝试，让付昊桓很快崭露头角。2015年，付昊桓研究小组所发表的论文获选为FPL国际会议25年以来所发表的1765篇文章中最有影响力的27篇文章之一。同年，在第27届人工智能工具国际会议（ICTAI 2015）上，付昊桓等人的论文获最佳论文奖。

工作中的付昊桓

两次捧起国际超算应用领域最高奖

2015年底开始，付昊桓作为清华大学派驻无锡的团队一员，任职国家超算无锡中心主管研发的副主任。中心运营的超级计算机“神威·太湖之光”采用自主可控的“中国芯”，在2015年美国对中国超算机构实施芯片禁运的不利局面下，于2016年6月成功问鼎世界超级计算机TOP1。付昊桓解释，这台机器一分钟的计算量，如果换算为人工计算，需要全球72亿人每人拿个计算器不间断地算32年。

自主可控的全新硬件架构是“神威·太湖之光”超级计算机的核心竞争力之一，但与x86处理器截然不同的硬件特性，也对软件生态的建设带来了巨大的挑战。与超算硬件相对独立的阶梯式发展不同，应用软件的发展需要长期的积累。通过跨学科、跨单位的广泛交叉合作，基于“神威·太湖之光”系统的并行应用成果频出。2016年，3项全机应用入围“戈登·贝尔”奖（ACM Gordon Bell Prize）。“戈登·贝尔”奖是国际超算应用领域的最高奖，从1987年设立以来，中国团队从未入围过，这是该奖项近30年来中国首次入围。最终，经过评估与答辩，付昊桓参与的“全球大气非静力云分辨模拟”荣获“戈登·贝尔”奖。

在2017年的全球超级计算大会上，付昊桓等共同领导的团队所完成的“非线性地震模拟”再次让中国捧起“戈登·贝尔”奖。这次，付昊桓团队所完成的“非线性地震模拟”工具，可在320公里×312公里×40公里的模拟空间里，进行分辨率达8米的精细模拟，这让科学家可以更好地理解不同场景中地震所造成的影响，并对地震防灾减灾提供重要借鉴。

付昊桓（左二）带领团队获得“戈登·贝尔”奖

让大机器解决大问题

付昊桓说，超级计算机为解决工程和科学中的重大难题而生。超级计算机比的不只是速度，更是比应用。通过不同学科的交叉合作，实现中国在生物科技、航空航天、气象气候、AI等领域超算软件的蓬勃发展，是超算团队责无旁贷的使命。“其实我很幸运，在回到清华短短几年之后，就遇到了神威这样一个世界级的超算平台，有机会将个人的研究融入到国产超算应用软件发展的集体事业中去。”2019年，付昊桓光荣地加入了中国共产党。

回想过去，付昊桓最难忘的是，2015年暑假和同学们初到尚在建设中的超算中心，用网上淘来的工业大风扇驱走酷热的那段日子，还有和同学们一起冲刺“戈登·贝尔”奖时 “7×24小时”的“备战”经历。

博士生的培养也是付昊桓工作中最重要和最快乐的一个环节。付昊桓说，科研的过程也是和同学们教学相长、共同提高的过程。令他欣慰的是，研究组里几位“90后”的博士生在这样的交叉合作项目中，已经站到了高性能计算应用研究领域的国际舞台，成为超算领域的学术新秀。甘霖博士于2018年荣获IEEE高性能专委会杰出新人奖，目前已成为清华大学计算机系的一名年轻教师。何聪辉博士毕业后去腾讯工作，刚去的第一年所发起的项目就荣获腾讯内部公司级的技术突破金奖。

付昊桓（中）和学生们讨论问题

计算无极限，挑战无止境。把世界领先的计算力转化为科研和产业上的价值，付昊桓说，在超算的平台上，这只是开始。

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中国青年五四奖章，是共青团中央、中华全国青年联合会授予中国14至40周岁（年满14周岁、不满40周岁）优秀青年的最高荣誉。旨在树立政治进步、品德高尚、贡献突出的优秀青年典型，集中反映当代青年的精神品格和价值追求。

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文 | 张同顺

排版 | 冯佳琪

编辑 | 高原 吕婷 程曦 赵姝婧