美國重返全球超算「霸主」 中國超算E級競賽落後？四個事實告訴你真相

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作者：劉學習

近日，美國能源部田納西州橡樹嶺國家實驗室 (Oak Ridge National Lab)推出了一台名為「Summit」的超級計算機，其計算能力已經超過了目前排名第一的中國神威·太湖之光超級計算機。

根據官方介紹，Summit的峰值計算能力可以達到每秒20億億次，比神威·太湖之光要快60%，同時也是美國此前的超級計算機明星「Titan」計算能力的 8 倍。

這表明，自2013年以來就始終佔據著世界超級計算機排名第一位置的中國，這一次被美國逆襲，美國再次重回巔峰。同時，E級計算也就是百億億次超級計算機又成為了超算領域的眼前目標。

廣大的可愛的網友們可能不淡定了，這是否預示著中國超算在E級計算競賽中敗北，或者美國超算的復興呢？

記者想告訴大家的就是四個事實，也就是四句話，您就能明白超級計算機全球競爭的大格局。

事實一：美國超級計算機長期佔據著世界第一的位置

在超級計算機的發展歷史中，美國一直獨佔鰲頭，這不容否認。但是在這次成果出來之前的幾年裡，中國已經成功實現追趕並超越美國。我國的神威·太湖之光以93 PFLOP的極限性能（1 PFLOP 等於每秒一千萬億次的浮點運算，也就是9.3億億次每秒），相當於美國能源部下屬橡樹嶺國家實驗室開發的Titan（18 PFLOP）超級計算機的5倍。

Summit 不但強大而且挺酷

在超級計算機榜單上，美國擁有的機器數量大部分時間超過了中國。根據全球超算大會（ISC）2017 年「超級計算機 500 強」榜單，中國不但憑藉太湖·神威之光、天河二號繼續霸佔前兩名，而且以202台系統的總量遙遙領先美國的143台，這是該榜單成立以來中國佔比最高的一次，同時也是美國佔比最低的一次。而就在僅僅半年前，中國還只有160台，比美國少9台。六個月的時間裡，中國超算猛增了26％，美國則少了15％。除此之外，美國在超級計算機排行榜TOP500中的總數量一直居於全球首位。

事實二：中國在超級計算機上樹立了自己獨特優勢

神威太湖之光更淡定

以前說起超級計算機，人們可能會擔心美國對中國超級計算機CPU等禁運，會影響中國超級計算機的發展。不過，現在雖然美國的CPU等技術仍然會影響中國超級計算機的發展，但是神威在自主可控方面的發展取得巨大進展，包括：

全部使用申威160晶元，搭載神威睿思操作系統，實現軟體和硬體全部國產化。

穩定性較好，測試Linpack 全過程9個多小時無故障。

液冷系統高效可靠，冷卻劑在冷板內部的封閉水循環帶走主板熱量，環保且無噪音。

高密度封裝，一個機倉可裝入1024個CPU。

整機功耗低，性能功耗比高。神威藍光超算性能功耗比超過741MFlops/W，天河1號超算性能功耗比431.7 MFlops/ W。

整機效率高。神威藍光超算LINPACK在不同規模下的效率：單處理器核80.28%，單CPU 75.20%，單機艙75.07%，整機74.37%。神威藍光超算整機效率與曾經是美國最快的計算機美洲虎超級計算機效率相當。

說得清楚點，就是完全自主可控，且性能高，功耗低，貨真價實。

事實三：未來超算的性能競爭將集中到每秒百億億次

Summit 的出現將超級計算機的峰值運算速度提高到每秒百億億次。全球超級計算機的競賽提前幾年進入E級競賽階段，美國和中國領先。美國正在研究開發幾台這樣的機器，每台機器的成本可能在4億美元至6億美元之間，並且得到了英偉達、IBM 以及英特爾等公司的合作幫助。美國的目標是在2021年和2023年之間完成使至少一台「百億億級」計算機。

按照中國的時間表，中國最早有望在2020年發布E級超算。目前中國同時啟動了三大E級超算原型系統的研發，分別是國防科大和天津超算中心的「天河三號」、中科曙光的E級超算，以及江南所和濟南超算中心的「神威」E級超算。

國家超算無錫中心主任楊廣文也曾透露，「神威·太湖之光」新一代百億億次超算的研製已經列入國家「十三五」規劃，並以「神威」「曙光」「天河」等系列超級計算機為龍頭開展研製，有望在2020年左右推出首台國產百億億級次超級計算機。

「天河一號」研發部部長孟祥飛在十九大「黨代表通道」上透露，他們正在進行百億億次超級計算機的研發，預計2020年研製成功。曙光的Torus技術可以說是為E級計算而生的。Torus網路架構本身的密度高擴展性好，橫向擴展的成本增長呈直線型，更像是橫向擴展的一個狀態，更適合在大規模節點的範圍中使用。

事實四：人工智慧應用的超級計算機應該成為競爭焦點

橡樹嶺的研究小組說，Summit是第一台既支持傳統計算也支持運行人工智慧應用的超級計算機，比如機器學習和神經網路等運行都可以在其上實現。Summit基於 IBM在2017年12月於北京所發表的最新一代 Power PC 9216 架構，與多達 27648 個 NVIDIA GPU 組合而成，目的在於解決目前機器學習與神經網路等 AI 應用的性能瓶頸。

高性能計算機就是為人工智慧而生的。當年的超級電腦「深藍」在國際象棋上打敗卡斯特洛夫。十年後，人工智慧Alpha GO才在圍棋上擊敗了李世石。超級計算機與AI結合的前景被業界普遍看好，確實非常值得期待。

中國在AI晶元、AI演算法、大數據積累、算力等方面都具有發展潛力，完全可以在AI應用的超算競爭中，達成科技與商業的完美結合的大目標。

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