美國新超算來了！奪回算力桂冠、價值2億美元的這台大傢伙究竟有啥用？

(圖源：橡樹嶺國家實驗室)

世界大國之間的超級計算機爭奪賽已經持續了多年。

6月25日，「超級計算機500強」(TOP500)最新榜單正式發布。

時隔五年，美國超級計算機「Summit」終於超越中國超算神威·太湖之光，重回第一。

常有人疑惑，研發超級計算機到底有什麼用?

科學家們會回答，從結束阿片類藥物流行到使核聚變成為可能，「Summit」可能幫助研究人員實現各種目標。

科學家們對世界上最快的計算機寄予厚望，這台計算機於6月8日在田納西州橡樹嶺國家實驗室投入運行。

這台價值2億美元的水冷怪物，它的面積相當於兩個網球場那麼大，被稱為「Summit(頂峰)」，在作為TOP500榜單基準的高性能Linpack(HPL)基準測試中以122.3 petaflops(每秒12.23億億次)的性能問鼎榜首。

這比之前的紀錄保持者——中國的神威·太湖之光的速度更快，而且速度如此之快，以至於如果地球上的每一個人的每一個計算都需要一秒，那全球人計算305天的計算量，「Summit」一秒鐘內就能完成。

目前外媒已經曝光了Summit所搭載的計算單元，包括NVIDIA Tesla V100計算卡和IBM Power處理器，據悉Summit共有27648塊Tesla V100計算卡以及9216顆IBM Power CPU，NV表示這些流處理器通過NVLink進行連接。每一塊Nvidia Tesla V100計算卡擁有512顆流處理器，所以Summit一共擁有141557760個CUDA。另外Summit還擁有10PB(10000TB)的系統內存，以及250PB的存儲空間。

「Summit」給了美國吹噓的資本。更重要的是，它為科學家們提供了一個進行研究的新工具，而這項研究在其他超級計算機上幾乎是不可能的。

「我的希望是，我們能夠吸引世界上最優秀的科學家來解決他們的夢想問題，」橡樹嶺領導力計算設施(Oak Ridge Leadership Computing Facility)的科學總監傑克?威爾斯(Jack Wells)表示。

「開放人們認為在這個時間框架內不可能實現的場所，在未來5年里解決人們認為還需要20年時間的問題。」

峰會可以通過以下五種方式改變世界:

預測阿片類藥物成癮

該實驗室的計算生物學家丹·雅各布森(Dan Jacobson)說，大約10%服用阿片類止痛藥的人會陷入上癮。

他說:「這對我們來說是遺傳的問題，否則每個人都會上癮。」

他和他的團隊計劃利用Summit公司對60萬名退伍軍人的基因圖譜進行比較，對比臨床記錄顯示他們是否服用了阿片類藥物，以及是否成癮。

雅各布森說，如果阿片類藥物成癮有遺傳基礎，那很可能是多種基因相互作用的結果。

因此，雅各布森發明了一種計算機代碼，將基因映射到一個巨大的網路中，以幫助研究相互作用。

雅各布森說，最終，了解成癮傾向可以幫助醫生在開出阿片類藥物之前對病人進行篩查，也可以用來開發治療成癮的藥物。

推進核聚變技術研發

長期以來，科學家們一直致力於開發核聚變能源，將其作為清潔能源的無限來源。

但是，在核聚變能量成為現實之前，還存在一些技術上的障礙，其中包括找到一種方法來控制核聚變發生的超高溫物質——等離子體。

位於法國格勒諾布爾的國際熱核聚變反應堆(ITER)是世界上最大的實驗核聚變反應堆，其設計目的是利用強大的磁場來控制等離子體。

但是等離子體的邊緣是高度湍流的，這使得科學家很難知道等離子體對反應堆壁會產生多少能量。

威爾斯說，現在有了這台Summit，普林斯頓大學的科學家們計劃用它來以前所未有的細節來模擬等離子體的行為。

這將有助於確保ITER按照設計進行工作，並加速大型核聚變反應堆的發展。

映射地球內部

另一組科學家，由普林斯頓大學的地球科學家Jeroen Tromp領導，計劃利用Summit以前所未有的細節來描繪地球內部——從外部地殼一直到核心。

他們將通過分析4000次地震的地震數據來繪製地圖。

此前，科學家使用另一台超級計算機處理1500次地震的地震數據。

這使得他們可以將地球內部的地圖繪製到核心的外部邊緣，但是Tromp說，Summit應該使地圖能夠一直延伸到內核。

這將提高科學家對地震和火山爆發的影響的理解，也將幫助勘探者精確定位地下石油和天然氣礦床。

揭開星塵的秘密

科學家們早就知道，宇宙中存在的大部分元素——除了氫、氦和鋰之外的所有元素——都是在被稱為超新星的爆炸恆星中產生的。

但是，製造這些元素的核過程的確切性質卻鮮為人知。

利用其他超級計算機，科學家們模擬了這些過程，但一次只能模擬十幾種不同類型的原子。

Wells說，Summit應該能夠同時模擬數百個元素的過程。這可能導致對宇宙中元素相對丰度的根本性發現。

天文學家還利用超新星發出的光作為宇宙尺度來理解宇宙膨脹的速度。

威爾斯說，對引發這些爆炸的機制有了更好的了解，將使這些測量更加精確。

了解氣候變化

氣候科學家已經開發出複雜的模型，可以用來預測地球氣候的廣泛變化。

但是很難準確預測氣候變化會如何影響特定區域，部分原因是很難精確地模擬雲。雲可以阻擋陽光使地球變冷，也可以在大氣中吸收熱量。

利用Summit，來自美國能源部的研究人員期望能夠比以往更精確地模擬雲層對氣候的影響。

橡樹嶺計算氣候科學家馬特·諾曼(Matt Norman)說，這將提高全球氣候模擬的準確性，並使對氣候變化區域影響的預測更可靠。

「這個特定區域會幹涸嗎?還是會變得更濕?」他問道，「諸如洪水或風暴之類的極端事件呢? 這類事情很難確定下來，所以這就是我們的目標。」

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