11月20日，清華大學，剛從美國回京的地學系副教授付昊桓率領他的研究團隊接受記者的采訪。

　　3天前，在美國丹佛舉行的全球超級計算大會上，付昊桓和團隊完成的『基於「神威·太湖之光」非線性地震模擬』獲得國際高性能計算應用領域最高獎『戈登·貝爾』獎，該獎項被譽為『超級計算應用領域的諾貝爾獎』。

　　一項國際領先水平的研究

　　『我在剛開始做這個項目時，就有人問我能否預報地震。』付昊桓說，『這對我和其他科學家來說，還是個夢想。』

　　付昊桓解釋說，要同時預測地震『時、空、強』三要素(即時間、空間、強度)，非常難。而且我們對地球的了解太少了，目前對地球的研究只能到地面以下一萬米，不過是地球半徑的六百分之一。

　　既然無法實現預測，研究的價值在哪裡？也許一位『戈登·貝爾』獎評委的一句話切中肯綮：通過模擬地震，加強我們對地球結構的了解，比我們從真實地震中去了解要好得多。

　　付昊桓解釋說，基於『神威·太湖之光』超級計算機的強大計算能力，項目團隊成功設計實現了高可擴展性的非線性地震模擬工具，模擬基於斷層動力學破裂的震源產生過程、基於塑性波動模型的地震波傳播過程。

　　在超級計算領域，不管是美國的『泰坦』，還是中國的『神威·太湖之光』，普遍存在算得快但帶寬受限進而影響數據傳輸的問題。付昊桓說，我們以精巧的算法設計解決科學計算中普遍存在的『內存帶寬受限』問題，擴展至全機超千萬核取得超過15 Pflops(每秒1億5千萬億次浮點運算)的持續性能，以實時壓縮技術突破內存容量及內存帶寬的限制，將性能進一步提昇到18 Pflops。該工具充分發揮國產處理器在存儲、計算資源等方面的優勢，也是國際上首次實現如此大規模下的高分辨率、高頻率的非線性可塑性地震模擬。

　　『一個模擬的網格點，我們的空間分辨率可以模擬8米×8米×8米，而國際上類似的模擬數據只能達到20米。』團隊的學生成員負責人、清華計算系博士生何聰輝說。

　　『盡管我們無法預測地震的時、空、強三要素，但可以基於地震過程情景模擬的震害預測，比如，地點已知、時間無限制，盡可能精確地預測強度及所造成的震害分布。』付昊桓說，這個災害的定量描述結果可以用在建築設計、災害救治等領域，比如，美國加州依此來確定建築的定點保險額度。

　　『戈登·貝爾』獎評委會主席、美國國家航空航天局科學家薩伊尼說，中國在超級計算應用領域已經佔據世界領先地位。而在去年，他的評語是『先進行列之一』。

　　大機器解決大問題

　　在付昊桓團隊的辦公室裡，有一條標語：『計算無極限，挑戰無止境。』研究團隊也數次提到我國自主研制的『神威·太湖之光』超級計算機。

　　超級計算對國防民生具有重大戰略意義。這臺由科技部、江蘇省、無錫市共投入18億元、我國完全自主國產處理器構建的超級計算機，在今年的全球超級計算大會上，以超強的計算能力，衛冕世界第一。它每秒9.3億億次的持續計算能力，是個快到令人咂舌的超級計算高手。

　　更難得的是，在這次大會上，基於『神威·太湖之光』系統的兩項全機應用『全球氣候模式的高性能模擬』『非線性大地震模擬』入圍『戈登·貝爾』獎提名，佔據該獎2017年提名總數的2/3，這兩個項目都是付昊桓團隊的研究項目。

　　這是『神威·太湖之光』超級計算機的四連冠，也是我國國產超算系統在世界超級計算機中的十連冠。

　　『大機器解決大問題，探索國際前沿的科學與工程問題，是頂尖超算系統的核心用途，也代表了我國在硬件方面的自主創新能力能達到的高度。』付昊桓在談到感悟時說到『兩個目標』：第一個目標是，以應用軟件將世界第一的計算力轉化為科學及工程問題的突破與創新。第二個目標是，以超算中心為平臺，再將頂尖的科學轉化為一流的服務，以此為基礎，纔能去探索地震、氣候變化等關乎全人類的復雜問題，實現對人民生活及經濟發展的有效輻射。

　　清華大學負責『神威·太湖之光』的運營。據國家超級計算無錫中心主任、清華大學教授楊廣文介紹，清華大學去年與無錫簽訂合作協議，在僅僅一年時間裡，已經支持20個領域100多個涉及材料、生命、船舶、國防等方面的應用項目。『怎麼運用超級計算解決重大科技問題？這是挑戰，我們已經聯合國內外優秀團隊，已經完成17個重大項目的應用。』楊廣文說。

　　學科交叉的難得范例

　　清華大學理學院院長、地學系主任宮鵬說，這是個地學和計算機相結合的難得范例，十分珍貴。這位從伯克利大學回來的科學家開玩笑說，搞計算機學生的收入，都比一個搞地學的教師收入高。搞計算機的喜歡去跟金融專業合作，很少跟地學專業合作。這個團隊難能可貴的是，願意去面對地球村的共同難題，去解決一些無價的科學問題。

　　跨學科研究，已經成為取得重大科學發現和產生引領性原創成果重大突破的方式。據統計，近百年300個諾貝爾獎成果中，一半來源於學科交叉。

　　兩個不太容易實現交叉的學科是怎樣擦出火花的？清華大學科研院副院長鄧寧解釋說，這樣一個重大成果不是地學學科和計算機學科之間簡單的合作，不是一方提需求、另一方滿足這麼簡單的，而是不同學科之間真正的深度交叉融合，比如，我們計算機系的博士到地球系統科學系做教師。

　　鄧寧說，從體制機制上支橕跨學科交叉研究本身是大學治理的一個世界性難題。國外的大學曾經因為學校體制不利於跨學科交叉研究而出現過教授將校長告上法庭的事件。由此可以看出，創建一個有利於跨學科交叉研究的體制機制有多麼難。

　　『大多數重大需求的解決不是一個學科可以實現的，比如，清華核研院世界領先的高溫氣冷堆技術、李路明教授團隊研制成功的腦起搏器技術，這些都是跨學科交叉研究產生的重大成果。』鄧寧說，清華把推動跨學科交叉研究作為科研體制機制改革的四大關鍵事項之一。比如，建立起跨學科交叉研究的完整組織體系，設立『交叉學科研究生學位項目』，制定校內教師兼職相關管理辦法，支持教師開展跨學科交叉研究。

　　據悉，基於『神威·太湖之光』非線性地震模擬團隊共計12人，有清華大學地球系統科學系、計算機系師生5人，還有山東大學、南方科技大學、中國科學技術大學、國家並行計算機工程技術研究中心和國家超級計算無錫中心等單位共同完成。

　　這個團隊除了清華大學教授楊廣文、南方科技大學陳曉非院士、山東大學教授劉衛國，其他成員多為80後、90後，這個年輕的團隊也充分體現了學科交叉。團隊負責人付昊桓出生於1982年，自稱是個『異類』，學的計算機，去搞地學研究；而團隊中的學生、最年輕的成員何聰輝出生於1992年，是清華計算機系博士生。

　　『我們有面向全球共享的自信、跨學科跨地域的流暢持續合作，非常清楚各自需求，而不是一錘子買賣。』宮鵬說，這個項目的合作不僅是跨學科，也是跨國際合作，跟南加州地震中心等機構都有合作。

　　本報北京11月20日電

　　《中國教育報》2017年11月21日第1版版名：要聞