美國超算奪回世界第一 後面馬上看中國的！

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▲各國超算進度（風聞社區ultracold圖）

6月8日，位於美國田納西州東部的美國能源部下屬橡樹嶺國家實驗室（ORNL）發布了新一代超級計算機Summit，宣布其成為世界上最強大、最智能的科學超級計算機，超越了目前的記錄保持者：中國的“神威⋅太湖之光”。自2013年以來，中國超算一直在全球超級計算機排名中位居第一。

美國重回超算榜首地位

據了解，這臺讓美國重奪世界第一的Summit超算系統由4608台計算服務器組成，每個服務器包含兩個22核Power9處理器（IBM生產）和6個Tesla V100圖形處理單元加速器（NVIDIA生產）。Summit還擁有超過10PB的存儲器，配以快速、高帶寬的路徑以實現有效的數據傳輸。

憑借每秒高達20億億次(200PFlops)的浮點運算速度峰值，Summit的威力將是ORNL之前排名第一的系統Titan的8倍，相當於普通筆記本電腦運算速度的100萬倍，比之前位於榜首的中國超級計算機“神威⋅太湖之光”峰值性能（每秒12.5億億次）快約60%。

自2013年6月起，中國超算長期蟬聯第一，美國的超級計算機再未問鼎全球超算top500榜單。而Summit的問世讓這一寶座終易主。

橡樹嶺國家實驗室（ORNL）稱，對於某些特定的科學應用，Summit還能夠進行每秒超30億億次（3.3exaops）的混合精密計算。Summit前所未有的計算能力將幫助能源、高級材料和人工智能（AI）等研究領域實現新的科學突破，之前不切實際或不可能實現的一系列科學發現將會成為可能。

文章舉例稱，除了科學建模和仿真外，Summit還為人工智能（AI）和科學發現的整合提供了前所未有的機會，使研究人員能夠將機器學習和深度學習等技術應用到人類健康、高能物理、材料探索等領域的問題研究上。

橡樹嶺國家實驗室（ORNL）負責人Thomas Zacharia介紹說，ORNL在75年前成立之初，就確立了致力於解決國家層面重大難題的傳統文化。1988年，ORNL的科學家們完成了首次G浮點（gigaflops）運算，1998年完成了首次T浮點（teraflops）運算，2008年完成了首次P浮點（petaflops）運算，2018年又完成了首次exaops計算。

美國能源部長裏克⋅佩里（Rick Perry）表示，超級計算機Summit的發布讓美國向“2021年交付E級超算”的目標又邁進了一步。它將在能源研究、科學發現、經濟競爭力和國家安全等方面帶來深遠影響，助力科學家們在未來應對更多新的挑戰，促進科學發現和激發科技創新。

“E級超算賽跑”中國暫時領先 　

不過，美國Summit即將引領的是十億億次級別的爭奪，而速度達到百億億次級別的E級超算才被公認是“超算界的下一頂皇冠”。目前，中、美、歐、日都在向這個目標全力衝刺，中國在進度上暫時處於領先位置。

新華社5月17日報道，國家超算天津中心當日對外展示了我國新一代百億億次超級計算機“天河三號”原型機，這也是該原型機首次正式對外亮相。據介紹，“天河三號”原型機將於今年6月部署，年底正式投入使用。


▲“天河三號”原型機（圖源：新華社）


“天河三號”型機由三組機櫃組成，每組機櫃高2米左右，通身黑色，機身上嵌有藍綠兩條醒目的彩條，在彩條中間，“天河”兩個字異常醒目。

“‘天河三號’原型機採用全自主創新，自主飛騰CPU，自主天河高速互聯通信，自主麒麟操作系統，其綜合運算能力與‘天河一號’相當。”天津超算中心應用研發部副部長夏梓峻介紹說。

夏梓峻表示，“天河三號”原型機將於今年6月部署在天津超算中心，年底將正式上線投入使用。“原型機的作用是為了驗證‘天河三號’的技術路線。”

國家重點研發計劃“高性能計算”重點專項總體專家組組長錢德沛教授表示，首套百億億次超級計算機預計將在2020年交付。

“‘天河一號’的運算能力已經飽和，而‘天河三號’的運算能力是‘天河一號’的200倍，存儲規模是‘天河一號’的100倍（使用全新的國產Matrix 2000加速器）。計算密度、單塊計算芯片計算能力、內部數據通信速率等方面也將得到極大提升。

國內現在同時啟動了三大百億億次超算研發，分別是國防科大/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/濟南超算中心的神威E級。以上三套百億億次超算中，有一條要求是共同的，那就是核心處理器必須是國產的，神威⋅太湖之光上已經用了國產申威SW26010處理器。

全球競相研發E級超算 　

目前，全球有多個國家正競相研發E級超算。中國計劃於2020年推出首台E級超算；美國能源部啟動了“百億億次計算項目（Exascale Computing Project）”，希望於2021年至少交付一台E級超算，其中一台的名字為“極光（Aurora）”，初步規劃峰值運算能力超過每秒130億億次，內存超過8PB，系統功耗約為40MW。　

美國在下一代超算技術方面的研發總投入將達到4.3億多美元，用美國能源部部長裏克⋅佩里的話說，這些資金就是劍指“下階段研發百億億次系統的全球競賽”。

此外，歐盟預計於2022年—2023年交付首台E級超算，使用的是美國、歐盟處理器，架構有可能類似ARM；日本發展E級超算的“旗艦2020計劃”由日本理化所主導，完成時間也設定在2020年。

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