美國研發出百萬兆級計算機 Summit，「最強超算」競爭加劇

編者按：史上最強計算機出現，美國開發出了世界上第一台百萬兆級的計算機，超強的計算能力有望能解決更複雜的問題。本文經授權譯自MIT Technology Review原標題為" THE US MAY HAVE JUST PULLED EVEN WITH CHINA IN THE RACE TO BUILD SUPERCOMPUTING』S NEXT BIG THING "的文章。

上個月，美國能源部公布了世界上最快的超級計算機——Summit，整個美國為之慶祝。現在，超級計算機競賽正朝著下一個里程碑進行： exascale計算（百萬兆級的計算）。

他們要到在未來幾年內建造一台能每秒運算數十億億次計算機，或者建立Exaflop（是千萬億次petaflop的1000倍）級水平的高效能計算機，或者一個exaflop，這將使計算速度提高近5倍。一個百萬兆級的計算機一瞬間進行的計算量，相當於地球上的所有人每天每秒都不停地計算四年。

這種非凡的力量將使研究人員能夠進行大規模複雜的模擬，從而在許多領域取得進展，從氣候科學到基因組學、可再生能源和人工智慧。田納西大學的超級計算機專家Jack Dongarra說：「百萬兆級的計算機是一項有力的科學工具，就像粒子對撞機或巨型望遠鏡一樣。」

這些機器在工業上也很有用，它們可以被用於加速產品設計和識別新材料。軍方和情報機構也渴望這樣的超級計算機能夠將被用於維護國家安全。

在中國和美國之間的技術領先地位的日益激烈競爭中，達到「百萬兆級」里程碑是相互間較量的一部分。（日本和歐洲也在開發自己的超級電腦;日本人希望在2021年有一台這樣的超級計算機，而歐洲人則在希望在2023年實現這一目標。）

想要成功開發出如此強大的計算機，會面臨巨大挑戰，研發進程可能因為各種困難而推遲。Aurora是一款美國研製的計算機，是由能源部位於伊利諾伊的Argonne國家重點實驗室研發的。Supercomputing company Cray公司正在為Argonne建立操作系統，Intel正在為這台超級計算機製作晶元。

為了提高超級計算機的性能，世界各地的研究百萬兆級計算機操作系統的工程師都在使用並行機制，這需要工程師們將成千上萬的晶元封裝到數百萬個被稱為「核心」的處理單元中。要想讓這些計劃都變成現實，需要耗費大量時間來做實驗。

在處理器之間傳送數據、將數據存入存儲空間或者將數據從存儲空間刪除，都會消耗大量的能量，這意味著在其生命周期內操作這台機器的成本可能會超過構建它的成本。美國能源部已經為一台百萬兆級計算機設定了40兆瓦的上限，這花費每年4000萬美元的電力預算。

Cray公司的首席技術官史蒂夫斯科特解釋道，為了降低能耗，工程師們儘可能地將三維存儲晶元放置在離計算核心近的地方，以減少數據傳送經過的距離。而且他們越來越多地使用快閃記憶體，它比像磁碟存儲這樣的替代系統更節約電能。減少電能消耗可以讓在計算中的存儲數據過程成本變得更低，而且這種存儲方式可以讓百萬兆級計算機在出現故障時快速恢復。

這種技術進步幫助了Aurora的團隊。Scott說：「我們對我們的能力很有自信，相信我們可以在2021年將其研製出來。」

更多美國的計算機將要追隨它的步伐。今年4月，美國能源部宣布了一項價值18億美元的提案，要在2021-2023年之間再推出兩款百萬兆級計算機。這提案將耗資4億至6億美元，剩下的錢將用於升級Aurora，甚至可以用來研製後續的機器。

中國和美國都在為百萬兆級機器的軟體開發募集資金。據報道，中國有團隊在大約在開發15款應用，而美國團隊則正在進行25項應用的工作工作，涵蓋天體物理學和材料科學等領域。美國國家實驗室計算機科學副主任Lawrence Berkeley說：「我們的目標是儘可能實現更多的突破。

雖然開發出世界上第一台百萬兆級計算機是一件讓人們自豪感飆升的事情，但Yelick和其他研究人員所做的工作提醒我們，開發出百萬兆級的計算機並不是真正的成功，真正重要的是如何利用它來解決一些世界上最棘手的問題。

編譯組出品。譯者：劉麥麥 Jane，編輯：郝鵬程。

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