中國超級計(jì)算機(jī)“神威·太湖之光”和“天河二號”在超算領(lǐng)域異軍突起，其綜合能力已超越美國能源部全部21臺(tái)超級計(jì)算機(jī)的能力總和。在主宰世界超級計(jì)算排行榜數(shù)十年后，美國如今處于落后地位，現(xiàn)正加緊布局推進(jìn)下一代超級計(jì)算機(jī)的研發(fā)工作。

神威·太湖之光超級計(jì)算機(jī)是由國家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心研制、安裝在國家超級計(jì)算無錫中心的超級計(jì)算機(jī)

美國在研的主要超級計(jì)算機(jī)項(xiàng)目

①“頂峰”超級計(jì)算機(jī)。該項(xiàng)目由美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)推進(jìn)，“頂峰”超級計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力將是中國“神威·太湖之光”的2倍；在2018年夏投入運(yùn)行時(shí)，“頂峰”將能進(jìn)行每秒20億億次浮點(diǎn)運(yùn)算。

▲“頂峰”超級計(jì)算機(jī)

②美國首臺(tái)百億億次級超算機(jī)A21。該計(jì)算機(jī)由阿貢國家實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)研制，將成為美國首臺(tái)運(yùn)行速度達(dá)到每秒百億億次浮點(diǎn)運(yùn)算的超級計(jì)算機(jī)，計(jì)劃于2021年研制完成。A21預(yù)計(jì)可以對從星系形成到燃燒氣體湍流的一切事物進(jìn)行模擬，新澤西州普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家計(jì)劃使用A21來模擬聚變反應(yīng)堆內(nèi)部的等離子體物理過程。

轉(zhuǎn)變計(jì)劃加快研發(fā)速度

自2013年以來，中國一直是全世界最強(qiáng)超級計(jì)算機(jī)的擁有者，并有望在2020年推出首臺(tái)百億億次級超級計(jì)算機(jī)。為應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，美國能源部最初采用了“雙路并進(jìn)”的策略，資助研發(fā)2臺(tái)超級計(jì)算機(jī)，作為通往百億億次級超級計(jì)算機(jī)的“踏腳石”。“頂峰”就是其中之一，其制造商IBM和英偉達(dá)公司致力于將CPU與圖形處理單元結(jié)合起來，這對于復(fù)雜視覺模擬計(jì)算來說可以加快速度并提高效率。與此同時(shí)，英特爾公司和克雷公司也在建造“頂峰”計(jì)算機(jī)的姊妹版——運(yùn)行速度可達(dá)每秒18億億次的“極光”（Aurora）超級計(jì)算機(jī)。

但是，為加快研發(fā)速度，美國能源部在2017年秋調(diào)整發(fā)展策略，即放棄“極光”計(jì)劃，替換為發(fā)展A21超級計(jì)算機(jī)。A21具有獨(dú)特的體系結(jié)構(gòu)，其設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于減少在處理器之間進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨螅驗(yàn)檫@種過程極其耗能；A21需要25～30兆瓦功率，僅是“頂峰”的2倍左右。A21將是美國首臺(tái)百億億次級超算機(jī)，可能使美國下一代超算能力提前2年實(shí)現(xiàn)。如果A21計(jì)劃按期完成，可使美國不至于落后中國太遠(yuǎn)。

全球超級計(jì)算機(jī)競賽

2018年夏，在橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室組裝的“頂峰”超級計(jì)算機(jī)投入運(yùn)行后，有望成為全世界最強(qiáng)計(jì)算機(jī)；根據(jù)中國2015年發(fā)布的“十三五規(guī)劃”，中國將在2020年年底前推出首臺(tái)百億億次級超級計(jì)算機(jī)，比A21提前整整一年時(shí)間。中國建成首臺(tái)百億億次級計(jì)算機(jī)后，可能會(huì)再次從美國手中奪回榜首位置；日本也計(jì)劃在位于神戶的RIKEN計(jì)算科學(xué)高級研究所組裝百億億次級機(jī)器，作為“京”超級計(jì)算機(jī)的繼任者，其交付可能會(huì)推遲到2021年或2022年；歐盟可能將在2021年跨過百億億次級超算門檻。但這些都不會(huì)是世界超級計(jì)算機(jī)競賽的終點(diǎn)，不管是美國、中國、日本還是歐盟，都會(huì)繼續(xù)開拓新疆域，從而在廣泛的科學(xué)學(xué)科、國防科技、工業(yè)技術(shù)和計(jì)算機(jī)產(chǎn)品領(lǐng)域保持競爭力。