超算性能與技術(shù)高不高，不能僅憑“速度”

近日，新一期全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單出爐：美國(guó)超算“頂點(diǎn)”以每秒14.86億億次的浮點(diǎn)運(yùn)算速度再次登頂。此前連續(xù)4次在全球超級(jí)計(jì)算機(jī)中奪冠的“神威·太湖之光”位居第三。

這一消息傳來，盡管此次中國(guó)超算上榜數(shù)量蟬聯(lián)第一，但在業(yè)內(nèi)仍引起反響。那么，該如何看待美國(guó)超算重返榜首，重新找回“老大”的感覺？又該如何科學(xué)合理地來看待中國(guó)超算的發(fā)展？超算未來的發(fā)展趨勢(shì)是怎樣的？6月18日，科技日?qǐng)?bào)記者采訪了超級(jí)計(jì)算領(lǐng)域的相關(guān)專家。

全球超算比的不僅是速度，最關(guān)鍵的在于應(yīng)用

面對(duì)中國(guó)超級(jí)計(jì)算速度上被美國(guó)超越，針對(duì)外界各種各樣的議論與說法，國(guó)家超級(jí)計(jì)算無錫中心主任楊廣文認(rèn)為，超級(jí)計(jì)算機(jī)被稱為“國(guó)家重器”，屬于國(guó)家戰(zhàn)略高技術(shù)領(lǐng)域，是世界各國(guó)競(jìng)相角逐的科技制高點(diǎn)。但是，看一個(gè)國(guó)家超算的性能與技術(shù)水平，不能僅看它的速度，更多的應(yīng)體現(xiàn)在實(shí)際應(yīng)用上。要看它能否用得起來，并且用得好，是否能夠服務(wù)于國(guó)家特殊需要，服務(wù)于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

國(guó)家超級(jí)計(jì)算無錫中心先進(jìn)制造部部長(zhǎng)任虎告訴記者，“神威·太湖之光”計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自2016年6月發(fā)布以來，以每秒超十億億次的浮點(diǎn)峰值計(jì)算能力、超千萬核心的并行規(guī)模，吸引了國(guó)內(nèi)外大批頂尖團(tuán)隊(duì)開展應(yīng)用研發(fā)，取得了許多重大應(yīng)用成果。

院所、企事業(yè)單位共申請(qǐng)了1845個(gè)賬號(hào)，其中中國(guó)香港和臺(tái)灣地區(qū)3個(gè)，國(guó)外用戶45個(gè)（包括美國(guó)、英國(guó)、俄羅斯、日本、澳大利亞、瑞士和新加坡等國(guó)家），共完成1200多萬個(gè)應(yīng)用課題的解算任務(wù)。

這些應(yīng)用課題，涉及天氣氣候、航空航天、船舶工程、海洋環(huán)境、石油勘探、生物信息、藥物設(shè)計(jì)、電磁仿真、量子模擬、先進(jìn)制造、新材料、新能源等20多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，支持了包括科學(xué)與工程計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能領(lǐng)域的10多個(gè)國(guó)家重大專項(xiàng)和重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目，200余項(xiàng)應(yīng)用課題達(dá)到百萬核心計(jì)算規(guī)模。

特別是其中22個(gè)大型應(yīng)用能夠高效運(yùn)行整機(jī)計(jì)算資源，并行規(guī)模達(dá)到千萬核心，并取得了一批高水平的應(yīng)用成果。在6個(gè)入圍國(guó)際高性能計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域最高獎(jiǎng)——“戈登·貝爾”獎(jiǎng)的重大應(yīng)用中，“千萬核可擴(kuò)展非靜力大氣動(dòng)力學(xué)全隱式模擬”和“非線性大地震模擬”2個(gè)應(yīng)用，分別獲得2016、2017年度“戈登·貝爾”獎(jiǎng)。

“神威·太湖之光”成果促使美國(guó)再次發(fā)力

“美國(guó)早已將中國(guó)視為最有實(shí)力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，過去美國(guó)政府一直禁止向中國(guó)出售高性能計(jì)算芯片，就是意圖通過限售鎖死中國(guó)超算快速發(fā)展的腳步?！睏顝V文說，近15年來，我國(guó)從“一窮二白”，最終自主研制出世界上運(yùn)算能力最強(qiáng)、速度最快的“神威·太湖之光”，這充分體現(xiàn)出我國(guó)超算機(jī)器的研發(fā)水平，現(xiàn)在仍處于世界領(lǐng)先地位。尤其是在超算機(jī)器應(yīng)用上，我國(guó)已走在世界前列，充分顯示出了中國(guó)超算的實(shí)力，引起了世界超算界的高度關(guān)注。

“高性能計(jì)算對(duì)于國(guó)家安全、經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力和應(yīng)對(duì)科學(xué)挑戰(zhàn)的能力至關(guān)重要，若算力不足，很難維持科技發(fā)展的持續(xù)領(lǐng)先。因此，美國(guó)要想繼續(xù)保持全球超級(jí)大國(guó)地位，需要在超算領(lǐng)域重回榜首。特別是中國(guó)超算取得的這些成績(jī)，對(duì)美國(guó)政府和研究機(jī)構(gòu)觸動(dòng)很大，其中‘神威·太湖之光’的問世，促使美國(guó)加大投入研發(fā)新一代超級(jí)計(jì)算機(jī)。”楊廣文說 。

楊廣文介紹，E級(jí)計(jì)算被公認(rèn)為“超級(jí)計(jì)算機(jī)界的下一頂皇冠”，是國(guó)際上高端信息技術(shù)創(chuàng)新和競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。E級(jí)超算指每秒可進(jìn)行百億億次數(shù)學(xué)運(yùn)算的超級(jí)計(jì)算機(jī)，比“神威·太湖之光”快8倍，主要滿足全球氣候變化模擬、天體物理大數(shù)據(jù)的處理、模擬宇宙的演化、新型材料驗(yàn)證等重大計(jì)算需求。因此，發(fā)達(dá)國(guó)家都在搶占發(fā)展先機(jī)。

事實(shí)上，我國(guó)面對(duì)未來一場(chǎng)新的挑戰(zhàn)與考驗(yàn)，超前布局了下一代超算，在“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)中，重點(diǎn)支持三個(gè)不同技術(shù)路線的E級(jí)原型系統(tǒng)即“天河三號(hào)”、“曙光”機(jī)和“神威”機(jī)的研發(fā)?？梢哉f，中國(guó)E級(jí)超算系統(tǒng)研發(fā)正在穩(wěn)步推進(jìn)。

“隨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)和形勢(shì)變化，中國(guó)超算的下一步目標(biāo)是掌握關(guān)鍵核心技術(shù)，包括處理器、光電子元件、3D內(nèi)存、新型存儲(chǔ)設(shè)備、應(yīng)用軟件等，加大對(duì)大數(shù)據(jù)與人工智能等新興超算應(yīng)用的支撐，全面打造國(guó)產(chǎn)超算生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展?！敝袊?guó)高性能計(jì)算重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)總體組組長(zhǎng)、中山大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院院長(zhǎng)錢德沛說。