每秒100億億次！中國超級計算機有望在2020年重奪世界第一

新智元報道

來源：sciencemag

作者：Dennis Normile 編輯：木青

【新智元導讀】如今，中國正在與美國，歐洲和日本競爭高性能計算，目的都是製造出排名世界第一的超級計算機。而中國的戰略獨一無二：目前有三支中國隊伍正在競相建造，從而實現百億億次超級計算機計劃。

中國超級計算機有可能重奪世界第一的寶座。

位於天津的中國國家超級計算機中心內，鋪著大理石地板的大廳旁邊有一個巨大的房間，裡面有100多個衣櫃大小的黑色和灰色金屬柜子，它們整齊地排列著。

這些「柜子」包含了天河-1A（天河一號）超級計算機，8年前它成為中國首台千萬億次超級計算機，也被稱為世界上最快的計算機，運行速度為2.57千萬億次浮點運算（或每秒數千萬次浮點運算）。但就在天河1A的樓上，也就是遊客的禁區內還有一台小型原型機，如果成功擴大規模，可能會再次將中國推向超級計算機排行榜的前列。其目標是打造一台能夠實現1 exaflop（百億億次，是千萬億次petaflop的1000倍）的超級計算機，比目前的冠軍——田納西州橡樹嶺國家實驗室（Oak Ridge National Laboratory）的Summit超級計算機快5倍。

戰略優勢：三支中國隊伍競相建造中國超級計算機

中國正與美國、歐洲和日本在多個領域競爭，這種競爭將促進中國在氣候和天氣模擬、人類遺傳學研究、藥物開發、人工智慧和其他科學領域的發展。

但中國的戰略是獨一無二的。三支隊伍正在競相建造中國超級計算機，這三支隊伍分別是國家超級計算天津中心、國家超級計算濟南中心和位於北京的超級計算機製造商曙光信息產業有限公司。中國科技部可能會在今年年底前選擇其中的兩支隊伍進行壯大以實現百億億次超級計算機計劃。

來自聖保羅Hyperion研究計劃的高性能計算分析師Bob Sorensen表示，這種方法是一種促進創新的機會，這樣可以「鼓勵供應商嘗試各種各樣的設計，以區別於競爭對手」。

中國可能不是第一個達到這個計算里程碑的國家。日本的Post-K exascale計算機可能在2020年實現運行。美國的目標則是於2021年在位於伊利諾伊州的Argonne國家實驗室部署其第一個exascale系統。同時，歐盟也正在加強自己的計劃。中國希望在2020年實現這一目標，但這個日期可能會延遲。

成為「第一名」不是中國超級計算機的唯一目標

然而，拿到第一名不是中國唯一的目標。擁有三個競爭團隊將確保計算機晶元、操作軟體、網路和數據存儲技術的廣泛技術進步，該中心領導exascale應用研發的物理學家孟祥飛表示。建立國產容量對於CPU和被稱為加速器的專用晶元尤為重要，這可以提高計算機的性能。田納西大學諾克斯維爾分校的計算機科學家Jack Dongarra表示，中國曾依賴美國生產的英特爾CPU來生產了好幾代超級計算機，但在2015年，美國政府出於安全原因禁止出口某些晶元。他說，這一舉動「激起了中國政府對製造商進行大量投資」。

三隊戰略還允許中國科技部與地方政府分擔成本，這將令一台領先的超級計算機有希望能夠刺激技術發展並吸引來研究機構和企業。北京航空航天大學的計算機科學家錢德培在科技部進行百億億次超級計算機評估團隊工作時表示，這些原型機每個成本約900萬美元，據悉其中一本來源於科技部，剩下的部分則是由地方承擔。

這些原型機面臨著速度、穩定性和能耗等一系列測試，以及來自不同應用領域的軟體試運行，但結果「非常保密」。最終的預算也尚不清楚，儘管一開始曾預計一台百億億次級超級計算機將花費20億至30億元人民幣。

即使在宣布兩位隊伍入選後，錢德培表示第三支隊伍可能會繼續參與，所以他們所獲得的專業知識並沒有浪費。如果擴大原型機，實現在3千萬億次（Petaflops）範圍內的運行，就意味著可以通過足夠的CPU和加速器來達到百億億次，同時還能改進散熱功能，提高效率所需的液體冷卻系統，並完善大規模並行排列所需的操作軟體處理器。

孟祥飛說，在開發超級計算機應用於趣味科學的軟體方面，中國曾經有些落後，但也一直在追趕。在過去的兩年中，中國團隊贏得了世界計算機協會每年頒發的戈登貝爾獎，這項大獎用以表彰高性能計算應用於科學、工程和大規模數據分析的創新。國家超級計算機濟南中心主任楊美紅說，中國科學家正在研究新的應用，例如，進入百億億計算機時代後，全球大氣模型的空間解析度將得到顯著改善，「這對於更深入地了解氣候變化將具有重要意義。」

美國Summit超級計算機

美國仍在用於研究的超級計算機中佔據主導地位，排名前50位系統中，美國佔據21位。

錢德培說：「擁有排名第一的超級計算機固然很好，但這不是最終目標。」Dongarra也同意這一觀點：「真正的衡量標準應該是這些計算機帶來了的新科學。」

參考鏈接：

https://www.sciencemag.org/news/2018/10/three-chinese-teams-join-race-build-world-s-fastest-supercomputer

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