一路向AI：美國超級計算機重奪世界頭名

在經歷五年多的落後之後，如今美國終於在超級計算機領域再度超越中國，重奪頭名桂冠。

這台由IBM公司為田納西州橡樹嶺國家實驗室建造的Summit超級計算機（如上圖所示）在本周一發布的全球超算五百強中位列第一（這份榜單每年發布兩輪，列舉世界上五百台最為強大的非分散式計算機設備）。這一消息在本周於德國法蘭克福舉行的年度國際超級計算機大會上正式公布。

除了美中之間的競爭之外，該計算機對英偉達公司圖形處理單元的大量運用同樣值得關注——這些處理單元最初是為了加速視頻遊戲圖形而創建。目前，全球速度最快的七台超級計算機中有五台都使用有英偉達的Tensor Core GPU，Summit自然也不例外。

之所以要在全球性能最為強勁的計算機設備中大量使用GPU，是因為GPU能夠並行處理大量數據，從而有力支持高性能計算與人工智慧需求。這樣的速度提升抵消了摩爾定律放緩的問題（摩爾定律認為晶元密度每一到兩年將能夠增加一倍，這一結論在過去數十年中一直有效，但最近卻逐漸走向終點）。利用GPU解決問題，在難度上明顯低於轉變傳統晶元加工與製造工藝。

另外，英特爾公司的主流至強處理器仍出現在絕大多數超級計算機當中——超算五百強中有95%使用至強處理器，新上榜超算的至強使用比例更是高達97%。

儘管如此，GPU的數量增長才是這些超級計算機算力提升的主幹。英偉達公司表示，在五百強超算當中，其每秒浮點運算速度（計算能力的標準單位）佔比如下：英偉達新一代Tesla V100目前佔比56%，高於去年上一代Tesla P100的25%，更遠高於2015年Tesla K80的11%。而在Summit超級計算機當中，GPU貢獻的算力更是達到了驚人的95%。

Summit的成功可以說在意料之中。就在本月早些時候，超算五百強網站就已經報道稱其峰值速度達到了200千萬億次——計算速度單位相當於每秒4千萬億次浮點運算。事實證明，根據超算五百強組織的實際衡量，其穩定性能水平約在120千萬億次。

這已經足以擊敗上屆超算五百強冠軍，目前排名第二的中國神威-太湖之光——其計算能力可達93千萬億次。第三名則為IBM公司為美國能源部勞倫斯利弗莫爾國家實驗室構建的Sierra。

Summit採用令人難以置信的27648塊Tensor Core GPU外加9216塊IBM處理器的組合，因此在處理AI、機器學習與深度學習神經網路時優勢明顯。在超算五百強當中，另有17台超算設備採用同樣的GPU，其中包括Sierra以及日本與歐洲速度最快的超級計算機。

超級計算機被用於解決世界上最具挑戰的難題，包括預測天氣、分析材料、探索超導體甚至基於遺傳基因分析過敏病症等。

英偉達公司副總裁兼加速計算總經理Ian Buck在上周五的新聞發布會上表示，「對於高性能計算而言，這無疑是個令人激動的時刻。這些新的AI超級計算機將重新定義計算的未來。」

儘管美國目前重奪頭名，但總體來看其在超算領域的地位仍處於下降態勢——至少超算五百強的上榜系統數量有所減少。其目前只有124套系統位列五百強，處於歷史新低點——低於6個月前的145套。與此同時，中國的整體上榜超算數量則為206套，略高於去年的202套。

英偉達公司還宣布，自去年推出以來，其GPU雲服務中的軟體容器數量已經增加至三倍，達到35個。容器是一種應用程序的打包方法，能夠立足內部數據中心與雲端實現立足多種計算機與操作系統平台的運行。英偉達方面表示，這些容器將幫助TensorFlow等深度學習框架更快更輕鬆地完成神經網路的設計與訓練工作。

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