现在，横空出世的天河二号不仅远远超过了天河一号，与上一届世界冠军美国“泰坦”超级计算机相比也是遥遥领先。天河二号计算速度是“泰坦”的2倍，计算密度是“泰坦”的2.5倍，体积却比它小了15%。
而天河二号的创新突破点，正是从天河一号的优势与不足开始的，“这是一个自我反省、自我超越的过程。”天河二号工程副总指挥李楠研究员对《中国科学报》记者说。
世界TOP500组织专家、美国田纳西大学教授杰克·唐加拉对天河二号的评价是：“中国元素、中国技术越来越多。”不仅如此，天河二号的体系设计已经成为超级机算机的一支重要流派，引领了世界超级计算机发展的潮流。
应用需求驱动的技术创新
体系结构是高性能计算机的“筋骨”。在天河一号研制中，国防科大研究人员在国际上首创了CPU＋GPU的异构融合计算体系结构。“这种结构最大的好处就是实现了超级计算机的低成本、低能耗、高性能。”李楠说，“但是在天河一号投入应用时，GPU的兼容性不强也给用户带来了一个小小的难题。”
天河一号所在的国家超算天津中心负责人、天河二号副总设计师朱小谦研究员对此深有感触：“天河一号为国内外600多家用户提供了超级计算服务，但是有些客户的软件与它不兼容，需要花相当一段时间对相关人员进行培训，学习编程。”
天河二号团队设计出的“异构多态体系结构”不仅继承了一号CPU结合加速器的传统，又增加了兼容性，实现了与客户软件的“无缝对接”。李楠解释说：“这就意味着，所有在英特尔芯片上使用的软件都能迅速在天河二号上运行，不需要再另外进行编程。”
“与美国、日本的超级计算机主要解决科学工程计算问题不同，在中国超级计算机是一个公共应用平台，不仅被用来解决科学研究的问题，还关系国家经济建设和社会发展。”天河二号工程总指挥、总设计师廖湘科研究员说，“天河二号主要应用于大科学、大工程以及产业升级和信息化建设领域。这就要求天河二号有更为高效的大数据处理能力、更高的吞吐率以及更高级别的信息安全服务。”
事实上，天河二号的几大领先国际的创新亮点：异构多态体系结构、微异构计算阵列、高速互连以及新一代高性能通用CPU飞腾-1500都是在应用需求牵引下的技术创新。
“我们不仅要研制世界性能最高的超级计算机，而且要研制稳定可靠、应用广泛的超级计算机，这是我们始终追求的目标。”朱小谦说。
科学“神器”离我们生活并不遥远
据《中国科学报》记者了解，作为广州超级计算中心的主机，天河二号今年下半年将在广州安家。届时，天河二号将为生物医药、新材料、工程设计与仿真分析、天气预报、气候模拟与海洋环境研究、数字媒体和动漫设计、智慧城市、电子商务、云计算和大数据分析等多个领域提供高效服务。以基因分析为例，华大基因利用自有计算机系统需要一年才能做出的500人规模全基因组信息关联性分析，在天河二号上只需3个小时就能完成。
庞然大物、神秘高深，这或许是大众对超级计算机的印象。然而，在李楠的眼中，超级计算机不仅仅是科学家探知未知世界与预知未来的魔法工具，更是与我们生活息息相关的“神器”。
“色彩绚丽、功能强大的纳米材料服装，优质高产、更加营养的粮食，城市智能交通管理，以及许多大家以前只能在科幻电影里看到的智慧城市场景，在天河二号的帮助下这些梦想都能实现。”李楠说。
