美国为何巨资研发 百亿亿次超算

今年3月18日，美国宣布拨款5亿美元建造首台百亿亿次超级计算机“极光”。时隔不到两月，美能源部又在7日宣布，将拨款6亿美元建造第二台百亿亿次超级计算机——“前沿”，2021年交付时它有望成为世界上最强大的超算。

百亿亿次超算，又称E级超算，被公认为“超级计算机界的下一顶皇冠”。短时间内先后推出两个E级超算建造项目，据悉第三台E级超算也已在规划之中，这无疑凸显了美国对保持超算全球领先的高度重视。

瞄准多台E级超算

按计划，“前沿”将建在美能源部下属橡树岭国家实验室，浮点运算速度可达每秒150亿亿次。目前世界上最强大的超算是美国的“顶点”，其浮点运算速度为每秒14.35亿亿次，仅为“前沿”的十分之一。

承建“前沿”的美国克雷公司首席执行官彼得·温加罗说，“前沿”的计算能力可达现今全球前160名超算的总和。“如果这个星球上每个人每秒计算一次，他们要6年才能做完‘前沿’1秒钟完成的工作。”

从技术构架看，“前沿”与“极光”都采用克雷公司的超算系统“沙斯塔”，区别是二者分别采用了美国超威半导体公司和英特尔公司的中央处理器，这也反映出美国政府支持两大芯片巨头在超算领域展开竞争。

美国在超算领域的雄心还远不止于此。据美能源部下属劳伦斯利弗莫尔国家实验室透露，能源部还申请了在该实验室部署美国第三台E级超算“酋长岩”，也计划拨款6亿美元，有望在2023年前交付。

国际竞争日趋激烈

以中美为代表的全球超算领域正处于你追我赶之中。2018年6月发布的全球超算500强榜单上，美国“顶点”超过曾4次蝉联冠军的中国“神威·太湖之光”，使美国超级计算机多年后重回榜首。

目前，中美日欧都有自己的E级超算研制项目或计划。因此专家预计，未来全球超算500强榜单的榜首位置可能将出现多国交替占据的态势。

美国近期虽然已宣布建造两台E级超算，但从长期来看这也未必能确保美国的计算能力持续保持全球领先。从2018年底发布的最新一期全球超算500强榜单来看，虽然美国的“顶点”和“山脊”超算已超越中国的“神威·太湖之光”和“天河二号”，但中国上榜的超算总数已升至227台，美国安装的超算则降至109台。

另外，中国也在部署E级超算领域的“双响炮”甚至“三连发”。中国自主研发的“天河三号”原型机2018年7月以来已开放应用，“天河三号”预计2020年研制成功。神威E级原型机和曙光E级原型机系统也已完成交付。

人工智能助力应用

研发E级超算，目的并非单纯比拼运算速度，关键还在于应用，以解决国家面临的挑战性问题。例如，“天河三号”原型机目前已为多个合作单位完成了大规模并行应用测试，涉及大飞机、航天器、新型反应堆、电磁仿真等领域数十款大型应用软件。

美国宣布建造的两台E级超算，最大的特点是能够更好地支持人工智能计算。超级计算机和人工智能结合正成为下一代高性能计算的重要方向。

美能源部和美国退伍军人事务部2017年合作推出一项针对退伍军人的精准医疗项目，旨在利用下一代人工智能和超算技术来提升退伍军人健康状况；美能源部下属的一个研究团队正使用“顶点”超级计算机，依靠仿真数据来训练人工智能神经网络以预警极端气候事件。

美能源部长佩里说，E级超算“前沿”创纪录的计算性能将确保美国有能力在科学上引领世界，它将加速人工智能领域的创新，让美国研究者拥有世界级的数据和计算资源，“让下一批伟大的发明出现在美国”。

（据新华社电）

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