她亲历了五代“银河”超级计算机、两代“天河”超级计算机的研制,见证了中国超级计算从跟跑到并跑,再到领跑的过程。她出任国际超级计算大会(ISC)主席,是担任此职务的首位中国学者、世界首位女性科学家。她和团队通过脚踏实地的努力,让中国超级计算立于世界巅峰。她就是“最美巾帼奋斗者”“全国三八红旗手标兵”,国家超级计算广州中心主任、中山大学计算机学院教授卢宇彤。
超级计算简称“超算”,其主要有两个特点:一是计算速度超级快,以“天河二号”为例,它每运算 1 秒,就相当于全中国 14 亿人用计算器同时计算约 1 年;二是存储容量超级大,如果用“天河二号”存储数字图书,可以存储 10 万字的图书约 1000 亿册。
超级计算在飞机高铁、工业设计、天气预报、生物医药等领域有着成功的应用,在人工智能等研究领域,也有很大潜力。例如,广州市依托国家超级计算广州中心实现了国内唯一、全球领先的 1KM 超高分辨率区域数值天气预报模式,每 12 分钟推送一次未来 6 小时天气预报,对极端天气的准确预报减少了数十亿的经济损失。
因为超级计算具有强大的功能,所以世界各国都十分重视其发展。中国一直将超级计算的研制作为国家科学与技术发展规划的重要方向。目前,中国的超级计算系统研制能力已经达到世界一流水平,“天河二号”“太湖之光”的超级计算系统连续 10 次占据世界超级计算排行榜 TOP500 首位。
卢宇彤所在的国家超级计算广州中心是全球用户最多、应用最广的超级计算中心之一,位列“世界最具应用影响力超级计算中心”前 5 位。卢宇彤带领团队取得了一批重要创新成果和技术突破,实现了多个关键应用领域的业务高效稳定运行,开创了平台化、普惠化的超级计算应用服务模式,让“超算”走进千家万户、赋能千行百业。
播种、萌芽、成长
卢宇彤是湖南长沙人。她的父母都是大学教师,他们经常讨论大学里的事情,家里的学习氛围浓厚。父母的言传身教,也让卢宇彤从小养成了良好的学习习惯和自律的生活方式。
在卢宇彤心中,母亲是一位优秀的女性,母亲一边照顾着 4 个孩子,一边把家打理得井井有条。说起父亲,卢宇彤想到的总是那个在台灯下读书的背影。作为大学教师的父亲,从不因为卢宇彤是女孩而有所限制。有一段时间,卢宇彤被《十万个为什么》《小灵通漫游未来》等课外书深深吸引,父亲总是在一旁慈爱地鼓励她多阅读,而没有让她一味地钻研课本。
“父母对我的信任,给予我的自信和自由,让我找到了真正喜爱的学科和事业,并受益终生。”当年,卢宇彤想去寄宿制的湖南师范大学附属中学读书,母亲觉得她太小,不同意她去读寄宿学校。卢宇彤让母亲给出差在外的父亲打电话,最后在父亲的支持下,她去那里读书了。
回忆起在湖南师范大学附属中学读书的日子,卢宇彤的记忆依旧清晰。她说 “:我在那里学习了 6 年,对我影响最大的是自由的学风。每天上完课,我和同学们都会一起到操场上去打球,我还参加了丰富多彩的文艺活动,这让我在学习之余,接触到很多在课堂上体验不到的东西,对培养我的综合素质起到了很大作用。附中也很重视阅读,所以我每个星期都可以阅读感兴趣的书,这对我的学习也有很好的促进作用。”
湖南师范大学附属中学潜移默化地营造着爱学习、爱读书、爱自由的氛围,一直影响着卢宇彤,而学校所提倡的“读书不能流于形式”的原则,她也一直铭记于心。
卢宇彤的数学成绩很好,平时考试,她做完附加题会提前交卷。有一次,发下试卷后老师找到她,指出其中有一个公式写反了。自那次以后,她都会注意一些细小的问题。卢宇彤说她对科学严谨仔细的态度很大一部分都是在中学养成的。
“那时我并没有设想自己会成为科学家,当然我现在也不认为自己是科学家,我只是想着要为社会做些贡献,大小并不重要,只要把自己该做的事情做好。我想这大概就是附中人吧,不论做什么事,都要对国家对社会有用;不论身在何方,心中总有不变的信念;不论在何时,都要做一个负责的人。”
1983 年,中国研制出第一台亿次级超级计算机“银河一号”,成为继美国、日本之后第三个能独立设计和研制超级计算机的国家。那一年,正在上高中一年级的卢宇彤和同学们一起参观了“银河一号”。
“那时的‘银河一号’被称为巨型计算机,体积足有一个小型会议室那么大,表面密密麻麻地布满电子管。当时我被眼前的庞然大物迷住了。”通过进一步学习,卢宇彤认识到超级计算的重要作用,心中种下了科研的种子。在填报高考志愿时,卢宇彤选择了中国人民解放军国防科技大学计算机学院,并被录取。
卢宇彤说:“有人说我是典型的处女座,认定的事情一定竭尽全力拼到完美。我认为这种追求完美的态度不只始于天性,还跟我后天的成长环境和经历密不可分。”
在读大学时,卢宇彤在祖国的大西北经历了长达一年的军训锻炼。训练时,她身穿厚重的毛裤和棉裤,坚守在寒风中保持军姿。在同伴的支持下,她成功完成了负重 5 公里的越野跑,不顾天寒地冻,努力地匍匐前进完成了远距离射击……就是在这样艰苦的条件下,卢宇彤完成了一次又一次挑战,这让从小在南方长大的她深深领悟到了战士守卫边疆的不易,也正是这样的经历,成就了她不服输、追求完美的性格。
研究生毕业后,卢宇彤投身“银河”事业,连续参与了两个重要型号的“国产超算系统”研制。这时,卢宇彤有了一次去世界顶尖大学深造的机会。经过一次次考试、选拔,她获得了国家留学基金委员会给予的出国留学名额和奖学金。也就在此时,国家打造“新型深度并行银河系统”的号角吹响。面对软件系统要更新换代的巨大挑战,已经是团队骨干成员的卢宇彤放弃了出国深造的机会,继续留在“银河”战队。此后,从硕士到博士,从“银河”到“天河”,卢宇彤随同超级计算国家队一起成长、一起飞跃。
跟跑、并跑、领跑
卢宇彤说:“我从来没有对放弃出国深造的机会感到后悔。我个人的成长过程伴随着中国超级计算从跟随、追赶到超越的过程。”
卢宇彤的科研道路始于本科的毕业设计。那时,她的老师负责“银河二号”编译器的开发,她跟随老师进行“银河二号”相关系统的软件测试与验证。卢宇彤说:“不同于现在的计算机技术,那时所有程序都是字符界面 , 必须按顺序输入,稍有差错就得从头再来。所以必须打起十二分精神,耐心地面对每一个步骤。”正是靠着这种认真谨慎的精神,老一代“银河人”独立完成了所有硬件和软件的设计,并一路传承下去,有了“银河”七代系统,后面又有了“天河”一代、二代的系统开发。
本科、硕士、博士,讲师、副研究员、研究员,卢宇彤从学生、技术骨干成长为“天河二号”的副总设计师,她带领团队一步一个脚印,突破了多项核心关键技术,在中国超级计算领域留下了闪光的足迹。但这期间困难重重,为了将“天河二号”软件的性能参数调整到适应硬件的最佳状态,卢宇彤带领团队在 3 个月里进行了上亿次测试,在系统研制最重要的攻关期,大家并肩作战、攻克难关。
“在这条科研道路上,激励着我和同事们攻坚克难的最大动力,是一代代传承下来的胸怀祖国、团结协作、志在高峰、奋勇拼搏的银河精神。直面超级计算应用方面的挑战,我与队友们一起不断超越自己,为建设世界一流的超级计算中心而努力。”卢宇彤说。
卢宇彤经常鼓励团队中的年轻人不要停留在研究表面,要积极动手去探索实践,深入钻研其中的原理和技术;不要笃信权威,要有批判性的思考,要大胆地提出自己的想法,通过自身独立的分析研究,努力发现研究中的不足,并提出完善改进方法。独立思考、积极实践在任何行业、任何时候都是非常重要的。
作为中山大学计算机学院的教授,卢宇彤经常对她的学生们说:“要想知道研究领域的世界前沿,就要了解它遵循的规则。”20 世纪 90 年代初,卢宇彤在台式机上靠着敲击字符联上网络,查阅国外计算机领域的前沿信息。她也会请在国外深造的同事带回文献学习。“我可能是最早一批互联网用户。我觉得只要有心,无论出不出国,都可以想办法了解世界,拓展国际视野。”卢宇彤深有感触地说。
在国际影响力方面,中国超级计算领域的研究者与世界接轨,参与国际学术活动,发出了中国的声音,获得了世界超级计算领域专家的认可。“在这个过程中,我感触最深的是随着国力的增强、技术的突破,中国科学家大有可为,中国超级计算的建设与发展将是我们新一代为之努力的方向。”卢宇彤说。
2017 年,在德国法兰克福召开的国际超级计算大会开幕式上,卢宇彤当选大会会士(ISC Fellow),成为中国首位获此殊荣的学者、全球唯一获此殊荣的女性。2019年,卢宇彤出任国际超级计算大会(ISC)主席,这也是大会成立 40 多年迎来的首位女性主席。
卢宇彤说:“能够代表中国科学家在国际超级计算大会上获得一席之地,是在中国超级计算快速发展的背景下,国际学术界对个人专业学术水平的认可。中国超级计算事业经过几十年的积累,终于可以在国际学术圈发出自己的声音,这是一件很让人振奋的事情。”
国际化的视野让卢宇彤在担任大会会士和主席期间,很快融入世界超级计算的大家庭。她以“懂原则、守规则”的科学态度树立大国形象,不遗余力地为研究者们创造交流机会。在卢宇彤的带动下,整个亚洲区域国家超级计算领域的研究者也跟着活跃起来。
旅行、读书、家人
卢宇彤是一位美丽优雅的女性。身处超级计算这个男性人数居多的领域,卢宇彤有自己的体会:“在我们这个领域,虽然女性少一些,但在工作的过程中,没有明显的区别。事实上,女性还有不少优势。”她说,在对技术整体方案的把握方面,女性更注重细节。另外,超级计算的工程项目一般比较庞大,团队协作非常重要,从硬件到软件,再到应用,整体性能的提升依靠的是团队的力量,女性在沟通上的优势得以充分发挥。
尽管忙碌的工作使得卢宇彤没有很多时间陪伴在家人身边,但她认为心灵上的联系是维系温馨家庭关系的重要纽带。她看重家人之间的相互理解,以及不会被时间和距离隔断的爱与关心。在家庭教育方面,卢宇彤坚持“要相信孩子,热爱和坚持才是根本”的理念,并应用在对自己孩子的教育上。卢宇彤拥有美满的家庭,这让她能够无后顾之忧地投入到热爱的事业之中,全力以赴地追求自己的梦想。
“读万卷书行万里路。我喜欢在不同的风土人情、历史文化当中去了解多方面的知识,旅行是一种休闲方式,也是一种提升自己的学习方式。”卢宇彤喜欢旅行,她每年都会尽量挤出时间去自己想去的地方看看。
“人生的道路也是选择与被选择相结合的过程,其间的一些事是未曾预想的,但是我可以选择尽我所能做好眼前的工作。”这或许正是卢宇彤最内在的品质:无论面临怎样的选择,对每件事都付出百分之百的努力。中国超级计算的广阔平台成就了优秀的科学家,卢宇彤积极的行事态度也成就了出色的自己。
说到未来,卢宇彤希望有更多年轻人加入到超级计算的研究中,让超级计算为人们创造更多的便利,让我国的超级计算事业在未来迈上更高的台阶。
文:解琳
图:中山大学计算机学院 受访者