高層的決斷如同按下了一個無形的加速鍵。
在“方舟”一期工程緊鑼密鼓地推進,選址地開始平整土地、規劃基建的同時,另一項同樣關鍵的“特批”也以驚人的速度落地。
在國家生物計算平臺專項領導小組的協調下,陸時羨及其核心團隊獲得了臨時性的、高優先順序的許可權,可以遠端訪問並呼叫位於梁溪國家超算中心的、現役的“神威·太湖之光”超級計算機的部分計算資源,專門用於“樞紐蛋白”專案的緊急攻關。
這無疑是在“方舟”這艘定製化航母建成下水前,先為他們調撥了一艘現役的、效能強大的核動力巡洋艦,以解燃眉之急。
當趙棟帶領的計算團隊,首次透過加密專線連入“神威”的系統時,即使他們早有心理準備,也依然被這臺國之重器所展現出的磅礴算力所震撼。
巨大的監控螢幕上,代表計算節點執行狀態的燈海以令人目眩的速度閃爍,即時顯示的浮點運算能力穩定在億億次級別。這與他們之前使用的“鴻蒙”叢集相比,簡直是天壤之別。
“院長,我們已經獲得了‘神威’上共計512個計算組的臨時獨佔權限,峰值效能接近1.5 Exaflops!”趙棟樑的聲音因激動而有些顫抖。
“這比我們之前所有的計算資源加起來,還要高出兩個數量級!”
然而,震撼之後,是更為嚴峻的挑戰。
“神威”採用的是獨特的申威眾核處理器架構,其程式設計模型、記憶體層次、編譯器環境都與國際上主流的x86+GPU架構有著顯著差異。
而陸時羨團隊之前為基於x86和部分GPU開發和最佳化的類如如GROCS, NA的平行計算程式、分子動力學模擬軟體以及自定義的分析指令碼,無法直接在“神威”上執行。
“這就像突然給了我們一架最先進的太空梭,但我們手裡只有開拖拉機的駕照。”計算研究組內一位年輕的計算生物博士苦笑著比喻。
面對挑戰,陸時羨沒有絲毫猶豫。
他立即在研究院內成立了“神威平臺緊急攻關小組”,由趙棟樑負責,並專程從江南計算技術研究所請來了幾位對“神威”架構有深入理解的專家進行聯合攻關。
接下來的幾周,計算中心的燈光幾乎徹夜長明。
攻關小組面臨的首要任務,是軟體生態的移植與適配。
這並非簡單的重新編譯,而是需要對程式碼進行深度的重構和最佳化,以充分利用“神威”處理器上大量的運算核心和特定的指令集。
“我們必須把一個大任務,分解成成千上萬個能在這260個核心上高效並行跑起來的小任務,”趙棟樑向團隊成員解釋:“這涉及到演算法層面的重新設計,而不僅僅是在程式碼里加幾條並行指令那麼簡單。”
他們選擇了幾個最核心、計算最密集的應用作為突破口:
分子動力學模擬的重構:傳統的模擬軟體在“神威”上效率極低。
團隊與計算所的專家合作,針對SFR-1與GPCR、SNARE可能形成的複合物體系,重寫了關鍵的計算核心,特別是用於計算範德華力和靜電相互作用力的短程和長程作用力計算部分。
他們利用“神威”的眾核優勢,將空間分解演算法發揮到極致,使得模擬數百萬原子體系的速度提升了數十倍。
艾里森留下的動態網路模型是尋找樞紐蛋白的關鍵理論工具,但其原本的並行效率不高。
團隊對模型進行了徹底的剖析,將網路中節點狀態的更新、相互作用的計算等任務,極其精細地劃分並對映到“神威”的數千個核心上,實現了近乎線性的加速比。
這使得他們能夠處理比之前龐大複雜十倍的蛋白質相互作用網路,並進行更長時間尺度的演化模擬。
埃琳娜團隊積累的冷凍電鏡單顆粒資料高達數百TB,其三維重構和異質性分析是巨大的計算負擔。
團隊將基於Relion等軟體的處理流程進行拆分和最佳化,利用“神威”的強並行能力,同時處理數萬個顆粒影像,並執行更復雜的迭代分類演算法,試圖從噪音中提取出那些含量極低、但可能至關重要的瞬態構象的訊號。
這個過程充滿了挫折。
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