从『银河』到『天河』，国际『超算』领域的中国女科学家

●文/阿春

本文主人公

她参加过五代银河、两代天河系统的研发，从技术骨干成长为天河二号的副总设计师。在面临一系列技术封锁的情况下，她带领团队艰苦攻关，在超算并行软件和应用研究中取得多项重要创新与突破，改写了世界超算的格局，为科技强国、科技兴军做出了重要贡献！她就是中山大学国家超算广州中心主任卢宇彤，用坚韧与执着，在国际“超算”领域发出自己的声音。

结缘首台“超算”

卢宇彤出生于湖南长沙一个书香之家，父母都是大学老师，家里的学习氛围十分浓厚，她尤其喜爱看科幻书。卢宇彤从小数学成绩就非常好，每次考试，她做完附加题都是提前交卷的。一次考试后，老师找到卢宇彤，指出她卷子上一个小小的公式写错了。从那之后，卢宇彤开始注意这些细节问题，渐渐养成了严谨、细心的好习惯。

1983 年，中国研制出第一台亿次级超级计算机“银河一号”，成为第三个能独立设计和研制超级计算机的国家，在业内引起“轩然大波”。这一年，正在上高一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，表面布满密密匝匝的电子管。没想到，这“惊鸿一瞥”，在卢宇彤小小心田里，从此播下了科研的种子。

“计算机是当时最潮的专业，我报大学志愿时毫不犹豫地选了计算机系。”数学成绩拔尖的卢宇彤，以优异的成绩考入国防科技大学计算机系，出色的科研能力使她在大四毕业设计前，就进入教师课题组，为“银河二号”编译器的开发做验证。

1993 年，卢宇彤硕士研究生毕业，适逢中国超算研究进入重要发展时期，对计算机既有兴趣又有天赋的她，被超算研究团队选中，正式投身银河事业。不负众望的卢宇彤，接连完成了两个重要型号的国产超算系统。

不久后，英语流利的卢宇彤获得去世界顶尖学府深造的机会，经过一关关考试、一层层选拔，她最终拿到国家留学基金委的出国留学名额和奖学金。这个指标，整个学院1 年只有1 个，机会十分难得。

然而此时，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，已是团队骨干的卢宇彤在“小我”和“大局”之间，毅然放弃了出国深造的机会，继续留在“银河”战队，坚定地随同“超算”国家队一起成长，一起飞跃。

与普通计算机相比，超级计算机拥有极大的数据存储容量和极快速的数据处理速度，这就决定了，它可以在多领域进行一些普通计算机无法完成的工作。像航空航天、能源探测、医学研究等，需要密集科学计算的关键领域，都少不了它的身影。

然而，超级计算机，曾一度成为制约我国科技发展的一大弱项，这自然也就成了卢宇彤的一块“心病”。

“这块硬骨头，我一定要啃下来”

中国自主研发的超算“天河二号”，在一排排高大整齐的黑色机里，装有32000 颗主CPU 和48000个协处理器，共300 多万个计算核心。而卢宇彤和团队的任务就是研发这个庞然大物的“大脑”，开发出一套极其精密复杂的软件管理系统，让如此之多的硬件在并行运转、协同工作时发挥出最大能效，从而成为计算速度最快的超级计算机。

卢宇彤笑称自己“其实就是一个程序员”。她大部分时间是对着电脑敲击代码，为天河二号编写出一套有着层层叠叠并行网络的协同软件。让300 多万个计算机核同时工作，并最大限度地保证它们个个并行不悖、又快且准地计算，其中难度之大，令人难以想象。

但在卢宇彤的口中，很少能听到“难”字，她更愿意把如此高难度的软件设计描述成“巧妙”。“这个巧妙之处，在于要学会折中，要在各个功能运转的性能和能耗中找到一个平衡。卢宇彤经常笑着说：“我把代码统计过程叫作‘锱铢必较’，要尽力优化达到最佳临界值，既不能浪费也不能节省。”

2011 年，卢宇彤担任“天河二号”超级计算机系统副总设计师，摆在她面前的，是突围的重重难题。

在整个超算系统中，卢宇彤主要负责互联网络中通信协议和并行环境的设计。要研制高带宽、低延迟的互联网络，软件设计如通信协议设计，起着关键性作用。当时全球范围内，只有美国、日本等国的巨头企业才具备这种高速的研发能力。不服输的卢宇彤，在心底暗暗发誓：“这块硬骨头，我一定要啃下来！”

那段时间，卢宇彤经常熬夜，带领团队争分夺秒，比别人多花3 倍的时间用在工作上，没有假期更没有周末。每一个方案的拟定，都是在几十个备选方案中经过反复遴选、实验、调试和验证才选定的。

也正因为付出了非同寻常的努力，卢宇彤自信地提出了一种基于虚端口精简通信协议的用户级通信技术，实现“天河二号”高速自主定制互连通信软件系统，性能达到国际同期最快商用互连系统的2 倍。

与此同时，卢宇彤还提出并实现了高效可靠的大规模资源管理系统，让“天河二号”连续6 年蝉联全球超级计算机500 强榜单第1 名，并成功入围国际高性能计算应用最高奖项的“戈登贝尔”奖。

2016 年，时任国防科技大学计算机学院软件所副所长的卢宇彤，举家从长沙搬迁至广州，出任国家超级计算广州中心主任。她将重心由超算系统研制转到超算应用，坚持“应用”与“研发”并举。超算应用涉及领域极广，需要不断学习交叉学科的新知识，还需要花大量时间做穿针引线的沟通工作。卢宇彤笑着说：“我永远对一切事物充满好奇，刚开始压力确实挺大，但学习使人快乐。”

作为国家重大科研基础设施，超级计算机是真正意义上的“大国重器”。卢宇彤知道，未来计算的方向，一定是超级计算机与大数据、人工智能的深度融合。但再高深的科技，只有真正应用了，才能发挥更大的价值。基于这样的考虑，卢宇彤牵头自主研发了“天河星光”一站式融合超算应用平台，让天河二号在各个行业不断拓展应用边界，让庞然大物接上了“地气”。“比如汽车安全碰撞分析，以往的研究方式可能需要几百台真车进行实验，现在通过建立数字模型，借助超级计算机，就可以通过数字样车实现数据收集，再通过真车碰撞实验进行核实，最后，用几台车就可以完成，而且，实验时间从几个月缩短到几天。”

超级计算机可以“算天”“算地”“算人”。目前，国家超级计算广州中心已支撑了数千项国家和地方重点课题的研发工作，服务用户超过4500 家，用户群体超过30 万。

2018 年11 月，在世界超算大会上公布的“世界最具应用影响力超算中心”排名上，国家超算广州中心成为我国唯一入围世界前十的超算中心。这样的成绩，令卢宇彤深感欣慰。

科研工作不分男女

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，成为中国首位获此殊荣的学者，更是全球唯一获此殊荣的女性。2 年后，卢宇彤出任国际超算大会主席，这是大会成立40 多年，迎来的首位女性主席。

面对一个个殊荣，卢宇彤用“幸运”来形容自己职业生涯的发展。她说：“能够代表中国科学家在国际超级计算大会取得一席之地，是在中国超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。中国超算事业经过几十年积累，终于可以在国际学术圈发出自己的声音，是一件很让人振奋的事。”

卢宇彤常对自己的学生说：“要想赢世界，要先看世界。”她一直倡导自由开放的研究氛围，用“懂原则、守规则”树立大国形象，不遗余力地创造交流机会，把中国学者推向世界。

卢宇彤十分鼓励更多的女性参与到科学中来，“女性可以与男性一样，在科学领域做出杰出贡献。”作为一名巾帼英雄，每次取得重大突破和成功，卢宇彤都感到十分骄傲和自豪。卢宇彤始终觉得，科研工作不分男女，“我们和超级计算机是用程序对话、用实力对话，不分性别。”

在卢宇彤看来，虽然女性面临着家庭与工作平衡难题等问题的制约，但在一定程度上，女性还有不少优势。比如女性善于倾听，认真细致，沟通能力有优势，易于融入团队，追求完美，在计算机领域的研究和应用中视角更为全面，能够发挥很大的作用。

卢宇彤很少给自己贴性别标签，“当然我也有不自信的时候，但不明显，因为根本没有时间去考虑。当出现问题时，唯一要做的就是寻找解决方法，不断往前走，把重点聚焦到工作上，我坚信工作态度与成果远比性别重要。”

作为忙碌的科研工作者，如何平衡家庭与事业，在卢宇彤眼中，是一门生活的艺术。她虽然没有多少时间陪在家人身边，但与家人精神上的交流从未中断。她经常与爱人连线，两人除了问候就是鼓励，感情仍像初恋时甜蜜。

工作之余，卢宇彤特别留意青少年的发展，寄语青少年：“青少年是国家的未来，提升青少年的整体科学素养是确保祖国未来科技创新力量储备的根本。”

卢宇彤的孩子正在读研究生，作为成功的超算专家，她没有给孩子规划既定的发展路线，而是以身作则，用自己对工作对事业的热情与坚持鼓励孩子，期望他也能找到自己喜爱的方向，“我觉得不能以家长意识为中心，而是应该采取启发、引导的方式，尊重孩子对于任何问题的好奇心与求知欲，通过多元的渠道帮助孩子拓展知识，鼓励孩子在博观的基础上找到自己的兴趣点，帮助孩子独立思考和探索，加强实践，学以致用，在实践中培养批判性思维，激发创造性思维。”

中国科协科普部、全国妇联宣传部组织开展“我和妈妈学科学”公益活动，卢宇彤由衷地说：“女性是生命的孕育者和哺育者，是孩子们的第一位老师，所以女性科学素质的提升对于整个社会的科学素养的提升至关重要。同时，要积极树立妈妈的榜样作用，发挥对孩子的正面带动作用，启发孩子的科学兴趣，弘扬科学精神。”

从“银河”到“天河”，卢宇彤陆续参加了五代“银河”、两代“天河”的研制，跟着超算国家队共成长，一直保持攻坚克难的信心和决心。如她所言：“几十年如一日的坚持，凭的是对工作的热爱和对这份事业的信念，我们坚信能够做好国产超算系统，也能够做好国产超算的应用。”谈及未来，卢宇彤表示，她的愿望就是让超算服务更多的行业和领域，支持更多领域的创新。