“面向地球系统模式研究的高性能计算支撑软件系统”重点项目申请指南

    一、指南说明
    依据《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》、《国家“十一五”科学技术发展规划》和《国家高技术研究发展计划（863计划）“十一五”发展纲要》，863计划信息技术领域围绕国家应对全球变化的需求，设立了“面向地球系统模式研究的高性能计算支撑软件系统”重点项目。
    地球系统模式是理解过去气候与环境演变机理、预估未来潜在全球变化情景的重要工具，用基于地球系统中的动力、物理、化学和生物过程建立起来的方程组研究地球系统各圈层之间的相互作用，并通过大型综合软件来模拟地球的复杂行为。地球系统模式是全球变化研究最重要的内容之一。
    高性能计算是地球系统模式研究的基本支撑手段，目前我国缺乏支持地球系统模式研究的高性能计算软件环境，严重制约了我国在全球变化方面的研究。本项目将针对地球系统模式软件开发与运行过程中的需求，研究与开发支持地球系统模式研究的高性能计算支撑软件系统，以提高我国地球系统模式研究的水平。
    本项目注重产学研相结合，鼓励国内优势单位联合承担。

    二、指南内容
    1．项目名称
    面向地球系统模式研究的高性能计算支撑软件系统
    2．项目总体目标
    针对我国地球系统模式研究的迫切需要，依托国产高性能计算机，研究PB量级的地球系统模式数据格式转换、存储、传输与访问技术，地球系统模式并行调试与性能优化方法，TB量级地球系统模式时变输出数据的快速可视化与诊断分析；开发地球系统模式研究的实用工具集；研制地球系统模式的一体化集成开发环境。整体提高我国地球系统模式的研发效率，支持我国全球变化研究，满足IPCC及其它气候变化研究对高性能计算支撑软件的需求，使我国地球系统模式研究支撑软件技术达到世界先进水平。
    3．项目主要研究内容
    （1）地球系统模式海量异构数据的高效集成与管理技术
    研究地球系统模式数据格式的转换方法、数据文件聚类归并与快速数据定位技术、海量数据的并行存储与访问及传输技术，开发地球系统模式海量异构数据的高效集成与管理软件系统，为地球系统模式提供统一的数据支撑。
    （2）地球系统模式海量数据的快速可视化及诊断分析技术
    研究包含空间、时间和属性等信息的地球系统模式海量数据实时可视化方法、基于网络的分布可视化交互技术、可视化特征提取和降维技术；研制地球系统模式海量数据集成诊断分析系统，实现TB量级数据的实时可视化分析。
    （3）地球系统模式MPMD程序的调试、分析与高可用技术
    针对地球系统模式并行程序的多程序多数据流（MPMD）特点，研究MPMD并行应用程序的确定性重播技术、性能数据测量技术、性能分析技术、进程映射技术、应用与系统级容错技术，实现复杂地球系统模式大规模并行程序的调试、性能分析、优化及高可用。
    （4）地球系统模式一体化集成开发环境及示范应用
    研究基于插件体系结构的地球系统模式开发工具集成与管理方法，研制支持地球系统模式输出数据比对的分析工具，研制具有良好图形界面的地球系统模式一体化集成开发环境，提供程序开发、调试、优化、数据访问与管理、数据可视化等功能，有效支持地球系统模式的研究。通过包括IPCC气候变化模拟实验在内的2~3个地球系统模式典型应用验证集成开发环境。
    4．项目主要考核指标
    （1）地球系统模式海量异构数据的高效集成与管理技术
    实现海量二进制、文本、Grib和NetCDF等4种以上格式的数据快速转换工具
    支持PB量级的存储规模，支持存储系统的在线扩容，存储系统具备良好的容错能力，能保证非极端情况下7×24的数据可靠性
    支持TB级单一NetCDF文件的可靠存储及TB级的文件的秒级检索和快速定位，支持NetCDF文件中针对某一时间段或某一指标的气候数据的快速抽取
    提供面向NetCDF格式基于MPI-IO的并行访问接口实现，能够无缝兼容目前已存在的应用程序，满足地球系统模式中的MPMD程序对高性能并行I/O的需求
    （2）地球系统模式输出数据的快速可视化诊断分析技术
    支持海量数据(TB量级)的高效快速可视化，数据集规模达到每一维104个采样点
    可按时序动态显示标量场和矢量场，确保分析时的交互性
    支持多变量（5个以上）可视化分析，支持多变量同时绘制显示，支持多变量可视化结果的排列比对
     针对数据的时变特性，提供统计分析、数据比较、局部数据筛选、数据组合筛选、数据查询和拾取等至少10种以上的分析方法 
    提供基于网络的并行可视化分析系统，实现从数据输入、数据处理、数据分析到结果报告输出等一系列可视化方法、数据分析处理技术的集成
    （3）地球系统模式中MPMD程序的调试、分析与高可用技术
    调试工具支持大规模MPMD编程模型和多核、多线程整机系统规模的并行调试，并行度大于64进程，并支持FORTRAN语言的源代码级调试
    调试工具支持程序级和进程级静态和动态并行调试，本地和网络环境下的并行调试，在调试过程中支持错误定位功能
    分析工具提供程序、基本块、语句和函数等4个粒度以上的计算和通信性能数据，支持性能数据结果与源程序的直接对应功能
    分析工具能够通过分析用户程序执行时间和执行开销，自动出具按重要性排序的性能瓶颈分析报告，并给出程序优化的建议
    检查点重启工具保证若系统发生故障MPMD程序能够完成执行，对程序的性能影响不超过15%
    （4）地球系统模式的一体化集成开发环境及示范应用
    提供30套以上的地球系统模式结果对比数据集
    提供插件式的一体化集成开发环境及相应的工具集
    支持对代码编辑器、编译器、调试器、数据格式转换工具、可视化诊断分析工具、版本管理工具的快速调用
    支持包括IPCC气候变化模拟实验在内的2-3个地球系统模式典型应用
    5．项目成果形式
    （1）一套完整的面向地球系统模式研究的高性能计算支撑软件系统；
    （2）规范的软件系统文档，包括需求分析报告、设计报告、源代码、软件测试报告、用户使用手册、程序员编程手册等；
    （3）典型应用示范：IPCC气候变化模拟实验结果等；
    （4）发表学术论文。
    6．项目支持年限
    项目签订合同日至2012年12月30日。
    7．项目经费来源及组成
    项目支持专项经费3100万元。

    三、注意事项
    1.项目申请必须针对项目的总体目标和整体任务进行，针对部分研究内容的申请将视为无效申请。申请者应根据本项目申请指南提出的名称、研究目标、主要研究内容、主要考核指标等要求，编写《国家高技术研究发展计划（863计划）重点项目申请书》。项目申请要提出项目分解方案（包括任务分解和经费预算分解），并提出项目课题设置及承担单位建议（分解的课题数原则上不超过10个）。
    2.在项目申请的同时，需编制经费预算。预算编制应在专项经费控制额范围内，结合研究任务的实际需要，坚持目标相关性、政策相符性和经济合理性原则。项目申请单位财务部门会同申请负责人共同编制经费预算，并对预算编制的真实性负责。在编制经费预算之前，项目申请单位及申请负责人应认真学习《国家高技术研究发展计划（863计划）专项经费管理办法》及相关制度规定。
    3.项目只能由法人提出申请，可以由一家单位申请，也可以由多家单位联合申请。本项目申请只能有一家牵头申请单位和一个申请负责人，分别对应于项目批准后的项目牵头单位和项目召集人。项目申请负责人由项目牵头申请单位指定。联合申请单位不超过10家。鼓励科研院所、高等院校、企业以产学研结合的方式联合申请，项目申请团队中应有从事该项目相关应用产品的生产、研发单位。
    4.项目申请单位应符合的基本条件：在中华人民共和国境内登记注册一年以上、过去两年内在申请和承担国家科技计划项目中没有不良信用记录的企事业法人单位，包括：大学、科研机构等事业法人；中方控股的企业法人。
    5.项目牵头申请单位应符合的基本条件：满足项目申请单位的基本条件，具有承担项目原型产品或关键技术研发等主要任务的能力和条件，在相关技术领域具有一定实力和影响力，具有较强的组织和协调能力。
    6.项目课题负责人应符合的基本条件：
    （1）具有中华人民共和国国籍；
    （2）年龄在55岁（含）以下（按指南发布之日计算）；
    （3）具有高级职称或已获得博士学位；
    （4）每年（含跨年度连续）离职或出国的时间不超过6个月；
    （5）过去三年内在申请和承担国家科技计划项目中没有不良信用记录。
    7.项目申请负责人应符合的基本条件：
    （1）具备项目课题负责人的基本条件；
    （2）在相关技术领域具有一定知名度，具有很强的责任心和较丰富的实际工作经验，组织管理和协调能力强；
    （3）能够集思广益，善于听取各方面意见，公正公平，合作共事。
    8.具备以下条件的港澳台和海外华人科技人员可作为项目课题负责人：
    （1）对于港澳台的科技人员，在满足上述（第6条）2-5项条件的情况下，只要有正式的合作协议或受聘于课题依托单位，合作期或聘任期覆盖课题的执行期，且每年在课题依托单位工作时间不少于6个月的，并由课题依托单位出具相关证明材料。
    （2）对于海外华人科技人员，包括取得外国国籍和永久居留权的，在满足上述（第6条）2-5项条件的情况下，只要正式受聘于课题依托单位，且聘任期覆盖课题的执行期，每年在课题依托单位工作时间不少于6个月的，并由课题依托单位出具相关证明材料。
    9.项目课题负责人及主要参加人员不得违反以下限项申请的规定：
    为保证科研人员能够高质量地开展研究工作，国家科技计划实行限制申请及承担课题数量规定。每人同期只能主持一项国家主要科技计划（包括863计划、973计划、支撑计划）课题，作为主要参加人员同期参与承担的国家主要科技计划课题数（含负责主持的课题数）不得超过两项。申请者应按照上述要求进行申请，且在同一批发布的申请指南中只能申请一项863计划课题或项目。科技部及所属事业单位借调的与863计划相关的人员不能申请或参加申请。
    10.申请者提出的国拨经费申请不得高于项目申请指南规定的国拨经费控制额，并应按照项目申请指南的要求提供相应的配套经费，否则不予受理。
    11.申请者要遵守科学道德，以严谨的科学作风和实事求是的科学精神填写项目申请书，保证项目申请书的真实性，避免出现夸大和不准确的内容。同时，不得将研究内容相同或者近似的项目进行重复申请。863计划对申请者在申报过程中进行信用记录，对于故意在项目申请中提供虚假资料、信息的，一经查实，记入信用档案，并对单位在两年内取消其申报863计划资格、对个人在三年内取消其申报863计划资格。
    12.申报程序和要求：
    项目申请采取网上集中申报，申报通过“国家科技计划项目申报中心”进行，网址为http://program.most.gov.cn。网上申报后要求报送1式20份纸质申请书，要求签字盖章，其中至少2份原件。申请材料统一用A4纸打印或复印，左侧装订成册。请直接用申请书首页作为封面，不得采用胶圈、文件夹等带有突出棱边的装订方式。
    13.其它有关申请的程序、要求和其他注意事项以及未尽事项参照《“十一五”国家高技术研究发展计划（863计划）申请指南》。
    14.项目申请受理的截止日期为2010年3月26日17时。
    13、咨询联系人及联系方式
    联系人：科技部高技术研究发展中心  褚诚缘  嵇智源
    电  话：010-68339121  010-88364080
    地  址：北京市三里河路一号西苑饭店九号楼
    邮  编：100044
    电子邮件：chucy863@163.com   jzy@htrdc.com

    科技部863计划信息技术领域办公室

                                                    二〇一〇年二月一日