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瞭望 | 超级计算机缘何引得无数大国“竞折腰”?

山东超联科技 2019-03-22  转自新华网

据美国能源部(DOE)网站19日报道,能源部表示将拨款5亿美元给英特尔公司和克雷公司,以共同建造美国首台可实现每秒百亿亿次浮点运算的超级计算机(简称E级超算)“极光”(Aurora)。“极光”预计2021年交付,将主要用于推进科学研究,促进新发现。


另据美国《纽约时报》18日报道,几十年来,美国一直在超级计算机领域处于领先地位,但中国目前已成为一个强有力的对手,有“后来者居上”之势。而事实上,虎视眈眈参与竞争的,更不乏日本、欧盟、俄罗斯等当今世界列强。


历数世界大国近年来在该领域内的争夺,我们不禁要问,超级计算机缘何引得无数大国“竞折腰”?超级计算机虽然看起来金光闪闪、引人膜拜,但从研发到使用,或者从购买到使用,每一个环节都得靠数量可观的真金白银来堆砌,甚至动辄数以亿计的年用电费用都足以令人瞠目。到底是怎样的神奇魅力,使得世界大国在超级计算机竞争领域“不差钱”



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美能源部表示,“极光”将建在能源部下属的阿尔贡国家实验室内,目标是促进科学创新、引领新的技术能力,进一步提升美国在全球的科学领导地位。


“极光”可实现每秒百亿亿次浮点运算,兼具传统高性能计算(HPC)和人工智能(AI)的能力,将为研究人员提供一系列前所未有的工具,来解决科学问题。这些突破性的研究项目包括开发极端尺度的宇宙模拟、为药物反应预测寻找新方法、发现可用于研制更有效有机太阳能电池的材料等。


美国能源部部长里克·佩里19日在阿尔贡国家实验室举行的新闻发布会上说:“实现百亿亿次计算对于提升美国科学界的研发能力以及改善普通美国人的日常生活至关重要。‘极光’及新一代百亿亿次超级计算机可将高性能计算和人工智能技术用于癌症研究、气候模拟等领域,基于百亿亿次超级计算机的创新将对社会产生难以置信的重大影响。”



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E级超算之所以广受关注,一方面因为它体现了各国的综合国力和科技创新能力;另一方面也在于它强大的能力。科学家们估计,E级超算有望在气候科学、可再生能源、基因组学、天体物理学、军事以及人工智能等领域“大显身手”,帮助他们解决目前无法解决的难题,因此被公认为“超算界的下一顶皇冠”。目前,美国、日本、欧盟、俄罗斯等家正竞相研发E级超算,人类将首次进入E量级计算时代。


中国计划于2020年推出首台E级超算,将率先跨越百亿亿次量级台阶,算力将达到全球第一;美国能源部此前启动了“百亿亿次计算项目(Exascale Computing Project)”,希望于2021年至少交付一台E级超算,“极光”是其中一台。


欧盟预计于2022年—2023年交付首台E级超算;日本发展E级超算的“旗舰2020计划”由日本理化所主导,完成时间也设定在2020年。



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中国目前已走在E级超算研制的前沿。据悉,由中国国防科技大学牵头的“天河三号E级原型机系统”已在国家超级计算天津中心完成研制部署,并于2018年7月22日顺利通过项目课题验收,其将逐步进入开放应用阶段,预示着中国E级超算将很快进入实质性研发阶段。


上图 | 位于国家超算济南中心的神威E级原型机


2018年8月,神威E级超算原型机在国家超级计算济南中心完成部署。其由国家并行计算机工程技术研究中心联合国家超级计算济南中心等团队,经过两年多的关键技术攻关与突破研制而来,处理器、网络芯片组、存储和管理系统等核心器件全部为国产化。就目前看,计算性能位居中国第4位,世界第75位。


“目前原型系统上已部署天气气候、海洋环境、材料科学、电磁环境、生物医药、人工智能等十余类30多种应用,具有扩展到E级计算的能力。”国家超算济南中心副主任、山东超链智能科技有限公司总经理潘景山说,神威E级原型系统的研制和应用,使E级计算的关键核心技术得到全面验证,为下一代超级计算机的研制铺平了道路。


《纽约时报》的报道称,名为“顶点”的超级计算机去年在每年排两次的全球超级计算机500强榜单中重夺第一名,此前,这一位置已被中国占据5年。但中国在上榜数量上领先——中国有227台超级计算机上榜,而美国只有109台。