美国重夺全球超算榜首 “E级超算”中国暂时领跑热战超算

6月8日，在最新一期全球超算500强榜单公布前夕，位于美国田纳西州东部的美国能源部下属橡树岭国家实验室（ORNL）发布了新一代超级计算机“顶点”（Summit），宣布其成为世界上最强大、最智能的科学超级计算机，超越了目前的记录保持者：中国的“神威·太湖之光”。自2013年以来，中国超算一直在全球超级计算机排名中位居第一。美国为何追求超算“顶点”？全球超算竞争又有什么新变化？

中国已经连续多年当霸主

美国渴望回到超算榜单的“顶点”。全球超算500强榜单每半年公布一次，美国曾经是这个榜单的霸主。但2010年中国“天河一号”首次拿下冠军，后来中国的“天河二号”和“神威·太湖之光”又崛起。在这次6月最新一期榜单之前，“神威·太湖之光”和“天河二号”已连续4次分列冠亚军。

自2013年以来，中国超算一直在全球超级计算机排名中位居第一。在去年11月“神威·太湖之光”夺冠时，它的浮点运算速度峰值可达每秒12.5亿亿次。不过，当时就有业界人士指出，美国能源部正支持建造“顶点”超级计算机，预计可在2018年夺回冠军。

不出所料，美国能源部橡树岭国家实验室8日宣布，已造出当前“世界最强大”的“顶点”超级计算机，其浮点运算速度峰值可达每秒20亿亿次。

由于6月是每半年公布一次的全球超算500强榜单年中更新的时间，美国抢在这期榜单公布前宣布成功研制“顶点”，可见其重回超算之巅的急迫心情。

据介绍，超算“顶点”使用了4608个计算服务器，每个计算服务器中又含有两个国际商用机器公司的22核Power9处理器和6个英伟达公司的Tesla V100图形处理单元加速器。

该实验室说，它们不仅使“顶点”的浮点运算速度峰值可达每秒20亿亿次，还能让“顶点”在执行某些科学运算时，“混合精度”运算速度达到每秒330亿亿次。

“顶点”牛在哪儿？要干啥？

“顶点”厉害在何处？橡树岭国家实验室专家杰夫·尼克尔斯说，“顶点”比过去超级计算机的计算能力和存储能力更强，拥有庞大和高质量的文件系统以及快速的数据通道，这让研究人员在使用它时可以更快得到更精确的结果。

美国计划用“顶点”干什么？

美国能源部长里克·佩里说，“顶点”超算将给能源研究、科学发现、经济竞争力和国家安全带来深远影响。美能源部今年将启动遴选科学项目，申请使用“顶点”超算的科学项目已开始排队。

天文学家计划用它模拟超新星爆发。橡树岭国家实验室计算天体物理学家布朗森·梅瑟说，“顶点”的计算能力比早先所用的计算机强大很多，因此能使模拟时间延长数千倍，为研究宇宙中如何出现金和铁等重元素提供线索。

在材料学领域，研究人员需要能在原子层面模拟材料的性质，但他们在过去的计算机上只能模拟数十个原子的行为，现在他们计划用“顶点”模拟数百个原子的行为，从而帮助寻找超导体等新材料。

在人工智能与医疗的交叉领域，“顶点”也有用武之地。比如将其用于癌症研究，帮助医生找出癌症发病过程中基因、生物标记物和环境等因素间的关系。还可用它分析蛋白质和细胞的功能，帮助防治阿尔茨海默病和心脏病等疾病。

橡树岭国家实验室计算生物学家丹·雅各布森说，“顶点”超算有望凭借强大的计算能力，打开此前人们难以想象的科研空间。

其实中国还在领跑“E级超算”

不过，美国“顶点”超算引领的是十亿亿次级别的争夺，而速度达到百亿亿次级别的E级超算才被公认是“超算界的下一顶皇冠”。目前，中、美、欧、日都在向这个目标全力冲刺，中国在进度上暂时处于领先位置。

据新华社5月17日报道，国家超算天津中心当日对外展示了我国新一代百亿亿次超级计算机“天河三号”原型机，这也是该原型机首次正式对外亮相。国家重点研发计划“高性能计算”重点专项总体专家组组长钱德沛教授表示，首套百亿亿次超级计算机预计将在2020年交付。

据了解，中国现在同时启动了三大百亿亿次超算研发，分别是国防科大与天津超算中心的天河三号、中科曙光的E级超算以及江南计算技术研究所与济南超算中心打造的神威E级。

目前，全球有多个国家正竞相研发E级超算。美国能源部启动了“百亿亿次计算项目”，希望于2021年至少交付一台E级超算，其中一台的名字为“极光（Aurora）”，初步规划峰值运算能力超过每秒130亿亿次。据报道，美国在下一代超算技术方面的研发总投入将达到4.3亿多美元。

此外，欧盟预计于2022年—2023年交付首台E级超算，使用的是美国、欧盟处理器，架构有可能类似ARM；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。（综合新华社、中新社等报道）

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