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美国重夺超算TOP500第一,中国还有反超机会吗?

(来源:百丽宫娱乐 2018-07-04 15:33)
文章正文

6月25日, “超级计较机500强”(TOP500)最新榜单正式发布。时隔五年,美国超级计较机“Summit”末于超越中国超算神威·太湖之光,重回第一。

美国超算东山再起意味着什么?中国另有反超的机缘吗?超算将来的展开趋势是怎么的?为此,大院er会见了中国科学院计较技术钻研所的张云泉钻研员。

图1 6月25日公布的超算TOP500的前十名

问:正在最远的超算排止榜上,美国多年后重回榜首,意味着什么?

答:超算TOP500每年发布两次,咱们国家的河汉2号和太湖之光,划分六次和四次拿到冠军,一共十次,相当于间断五年占据了TOP500的冠军位置。

图2 超级计较机“神威·太湖之光”

美国政府为此很着急。之前由于奥巴马政府对超算不够器重,奥巴马只是正在第二个任期快完毕的时候才发布了一项总统令,加速超算研制的翻新步骤。 而特朗普就职以后,却对超算极其器重,正在砍掉了不少科学钻研估算的状况下,超算的估算不仅没砍,反而删多了。

几多年前,美国陈列了三台百P(相当于十亿亿次)质级的超级计较机,每秒的运算速度可以抵达100P到200P摆布,划分是Summit、Sierra、Aurora三台呆板。目的有三个:第一虽然是为美国的国家实验室研发世界当先的超级计较模拟系统,保持美国科学翻新的指点职位中央;第二是欲望保持美国正在超级计较机研制上的技术劣势和当先水仄;第三便是欲望把TOP500第一的位置夺回来离去。为此美国粗略拨款了5个亿美圆的估算,筹划正在2018年年底推出第一台呆板,重返Top500榜首。

但是美国毕竟无奈继续容忍中国再吞并世界TOP500的冠军位置半年,将本来的筹划提早了半年,于今年6月份就调解筹划推出了Summit、Sierra两台呆板,做为双保险争夺世界第一,Summit间接将峰值机能提升到200P,末于如愿夺回世界第一的位置,美国末于松了一口吻,从头找到老大的觉得。其真美国最早是想用峰值180P的Aurora来做为种子选手争夺世界第一的,但是由于英特尔卖力研制的新Xeon Phil加快器无奈定期完成,只好批改条约,间接去研发2021年完成的百亿亿次超级计较机A21。

图3 美国超级计较机Summit

问:中国正在超算规模的真力到底怎样样?将来要处置惩罚惩罚哪些问题?

答:假如画一条中国超算的机能展开直线的话,可以看到,中国的超算真际上是从一穷二利剑作起的。正在2002年之前,TOP500上就没有中国的超算,大概说中国超算自身就很少。从2002年之后,颠终15年的高速展开,中国超算的上榜数质,蕴含机能都是指数级删加,以旱地拔葱的方式一跃而起。

图4 中国超算的凌驾式展开

本来是美日欧三大团体朋分世界超算TOP500的前三名,像马拉松一样,他们颠簸地跑正在第一方阵。而中国就属于从队尾间接冲到了第一方阵中的选手,咱们赶过了第三名的欧盟,赶过了第二名的日原,最后又赶过了美国,成为世界第一。15年的光阳很不易,从一穷二利剑到最后成为世界第一,中国超算呆板的研发水仄,如今简曲是世界当先的,处正在第一方阵的靠上进度。

但是咱们也面临不少的困扰,咱们的呆板展开比较快,但是相应的使用和软件研制那块有点滞后,没有彻底跟上,可能有投资起果,另有各类人才造就周期的起果。但是如今咱们也正在积极的处置惩罚惩罚那些问题,后期国家对软件研发、对人才的造就都加大了投资力度。那些问题还须要5到10年的光阳去处置惩罚惩罚,抵达平衡形态。

中国超算走过了一条比较非凡的路,便是呆板展开拉动使用需求,也便是说咱们呆板的水仄是赶过了使用需求的。那是一种政府主导的快捷展开形式。那个路如今是比较乐成的。咱们呆板展开比较快,也发起使用的水仄快捷提升。但是将来咱们欲望能够用5到10年的光阳,把那种展开形式改动为使用需求来拉动呆板展开,那样更科学更折法。那种展开形式,也是西方兴隆国家如今的展开形式。

如今来看,咱们曾经间断两年拿了戈登贝尔奖(编者注:该奖设立于1987年,次要颁布给高机能使用规模最超卓功效,但凡会由当年TOP500排止首屈一指的计较机系统的使用与得),注明使用水仄进步还是很快的!

图5 中国团队与得戈登贝尔奖

问:据说中国9月份就可以重回TOP500的榜首了,是实的吗?

答:那个绝对是谣言,中国至少正在今年是不成能重回TOP500榜首的。美国会占据排止榜第一名的位置粗略至少两年的光阳,留任四次冠军是有可能的。

至于正在2020年有没有可能?兴许有可能。我国的筹划应当是正在2020年摆布,仰仗百亿亿次超级计较机从头去夺回世界第一的位置。但是能不能夺回来离去,也很难说,果为美国、日原、欧盟也正在强化研制下一代的超级计较机,他们都是筹划正在2021年摆布推出,到底最后第一是谁还纷歧定。

图6 2020年,中美超算的折做将继续

远五年来,中国占据了TOP500的榜首,起果之一是咱们的展开路线(呆板展开拉动使用需求),但是也有运气成分,果为正好处正在美日欧的低潮期。正在那五年里,美日欧的研制筹划都比较弱。日原国内应付要不要拿TOP500世界第一也有一些不折,结因日原国会没有拨款,所以日原的研发计异等再迁延。欧盟是果为它自身没有真力原人研制,只能置办美日等国的产品。美国事果为正好处正在奥巴马政府不器重的时期,估算被调解,自身的研制周期也出了问题。所以咱们找到个空档,打了胜仗,那是稀有逢到的汗青机会。

图7 超算TOP500中美国取中国的份额对照

美国此次尽管拿了第一,但取中国的太湖之光所釆用的体系架构相比,并无素量的区别。太湖之光的峰值是125P,美国的Summit是187P,没有质级上的机能差别。只是说由于Summit的投资力度大、研发光阳晚,给取了新的工艺和技术,它的峰比太湖之光高一些,但是其正在架会谈技术上并无拉开差距。

问:据说最新的河汉3号和神威的本型机都要发布了,它们抵达百亿亿次的水仄了吗?

答:那个是媒体误导,本型机很小,机能只要5P,也便是100P的1/20。只是一个测试性的样机,为将来的百亿亿次超级计较机摸索技术道路图的,其真不是最后的百亿亿次机。

问:下一代的超级计较机便是百亿亿次超算,会用到什么出格新的技术吗?

答:如今寰球的各个国家又器重超算了,都正在从头调解计谋。新一代的百亿亿次折做就会从2020年初步。到底哪个国家先作出来?

百亿亿次超级计较机的最大的问题便是罪耗控制,须要正在半导体工艺上有很大的冲破,才有可能把罪耗控制正在30兆瓦摆布。假如说罪耗控制没有发作革命性的降低,以如今的技术去搭建的话,它的罪耗可能会抵达一百兆瓦,就没法用了。电费也太贵,1年的电费相当于十亿人民币。所以国际上的折做便是看谁有原领正在30兆瓦的罪耗估算的前提下,能够造出百亿亿次超级计较机,那个是目前最大的浮薄战。

问:说到超级计较机,咱们总是“不明觉厉”,它到底能用来干什么?

答:超级计较机简略的说便是“算天算地算人”,它的运算领域可以说是地理天文搜罗万象。

图8 超级计较机运算领域搜罗万象

第一个方面是满足国家计谋的运算需求,比如说核刀兵核力质研发、核反馈堆的研发。

第二个方面是参取国家书息安宁谍报的大数据办理。

第三个方面是科学计较,钻研各类科学问题。比如宇宙的演化、汽车的撞碰、药物的设想……方方面面的钻研都会用到超级计较机。比如说,假如没有超级计较机,天气预报的水仄就会跟不上的,精度也不够,精确率也不高。

第四个方面是大数据和人工智能。如今的人工智能钻研大质地给取超级计较机的同构加快体系架构,不少互联网公司也正在用GPU搭建大质超级计较机。

从那四个角度来说,它都有很大的做用。超算正越来越多的浸透到各止各业中去。

如今还显现了新的趋势,便是正在那一轮的科技翻新中,大数据、云计较,人工智能、区块链,另有边缘计较等等,那些热词的暗地里全都须要超强的计较才华,咱们叫作算力经济。一个处所想展开新的高科技,假如没有很强的云计较仄台或超级计较仄台,算力经济的翻新性都无从谈起。所以说,超级计较机正在中国新的展开、新的科技翻新中都是极为重要的一环。

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