全球超算研發(fā)進(jìn)軍“E級” 建設與應用同等重要

　　“神威·太湖之光”刷新全球最快計算機持續計算速度不久，7月4日，中科曙光宣布啟動(dòng)E級高性能計算機(簡(jiǎn)稱(chēng)“E級超算”，可實(shí)現每秒百億億次計算)原型系統研制項目。因為這個(gè)超算界公認的“下一頂皇冠”，可對大數據、深度學(xué)習、云計算等領(lǐng)域的重大應用實(shí)現良好支撐，人們對其潛在作用的熱切預期甚至超過(guò)了對運算速度的渴望。

　　“E級預研”三頭并進(jìn)

　　“超算”之所以廣受關(guān)注，是因為它體現了各個(gè)國家綜合國力和科技創(chuàng )新能力。當全球有實(shí)力的國家又開(kāi)始競相角逐E級超算之時(shí)，我國也將百億億次超級計算機及相關(guān)技術(shù)的研究寫(xiě)入國家“十三五”規劃，希望于2020年左右完成，預計將比美國提前四年。

　　歐洲、日本的E級超算研發(fā)計劃將完成時(shí)間同樣設定在2020年，而自“天河二號”登頂超算TOP500(全世界最快的500臺機器)榜首后，頭號超算強國美國已連續3年與此排行榜無(wú)緣，美國要掉隊了嗎?并不是。

　　美國能源部(DOE)通過(guò)國家戰略計算計劃(NSCI)以及與產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的合作，正在推行能進(jìn)行百億億次計算系統的開(kāi)發(fā)，只是將時(shí)間預定在2023年以后。

　　我國則采用“三頭并進(jìn)”的方式，由中科曙光、國防科技大學(xué)(國防科大)及江南計算技術(shù)研究所(江南所)牽頭E級超算的原型系統研制項目。

　　這三家單位在超算領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力毋庸贅言，我國出現在全球超算TOP500榜單前十的超算設備均出自這三家，他們的技術(shù)、產(chǎn)品和市場(chǎng)表現各具特色，缺一不可。

　　擁有“神威·太湖之光”的江南所最突出的特色是使用了全國產(chǎn)CPU，在其他自主技術(shù)方面也很強;國防科大擁有很好的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，在自主高性能互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )方面非常獨到，采用通用CPU，其代表作是“天河一號”和“天河二號”;曙光是三家機構中唯一完全遵循商業(yè)化市場(chǎng)運作的企業(yè)，其整體計劃不局限于對E級超算計算水平的實(shí)現，而是著(zhù)眼于未來(lái)E級超算的應用和服務(wù)。

　　針對原型系統研發(fā)階段不可避免的競爭，中科院計算所研究員、中國計算機學(xué)會(huì )高性能計算專(zhuān)委會(huì )秘書(shū)長(cháng)張云泉表示，我國在E級超算研制方面采取的是競爭體制，預計兩年后會(huì )對三家單位進(jìn)行評估后采取最好的方案整合成國家E級超算研發(fā)體系。到那時(shí)，“三家單位將有可能產(chǎn)生交集或合作”。

　　值得注意的是，這三家單位目前拿到的是“E級超算的原型系統研制項目”，也就是在E級超算項目正式進(jìn)入日程之前的預研工作。對此，張云泉表示，類(lèi)似的預研項目“非常必要”，原型系統的研制可以驗證一些關(guān)鍵的技術(shù)設想，對一些關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行測試和改進(jìn)，為最后建造全部的系統掃清障礙，避免出現大的技術(shù)錯誤和難題。

　　中國工程院院士李國杰說(shuō)：“不管是‘天河’，還是‘太湖之光’，都達到世界第一，說(shuō)明中國的高性能計算機設計能力已是世界領(lǐng)先。”不僅如此，這次TOP500公布的另一個(gè)重要數據顯示，在TOP500中有167臺是中國制造的，美國有165臺，表明中國高性能計算機的硬件水平也居世界前列。這些能力為我國邁向E級超算打下了基礎。

　　“E級挑戰”先破墻

　　“神威·太湖之光”第一次邁過(guò)了十億億次計算的整數關(guān)，E級計算，對于當前人類(lèi)的計算科技能力而言，還是一個(gè)需要仰望的高峰，征服它，挑戰重重。

　　中科曙光總裁歷軍在接受記者采訪(fǎng)時(shí)說(shuō)：“從表面看，百億億次超級計算機的目標是速度的提升，但是建造它，全世界都面臨著(zhù)編程墻、功耗墻、可靠性墻、存儲墻及E級創(chuàng )新應用幾堵大墻的圍堵。”

　　中科曙光副總裁邵宗有說(shuō)：“美國人在‘神威·太湖之光’登頂TOP500后說(shuō)那玩意兒能拿來(lái)做什么用呢?這其實(shí)給我們提出了一個(gè)命題，就是E級超算的應用與實(shí)現同等重要。”

　　張云泉也在多個(gè)場(chǎng)合表示，E級計算的應用和優(yōu)化雖然現在還很少有人提及，但這是中國超算產(chǎn)業(yè)必須要面對和解決的問(wèn)題，摸清E級超算未來(lái)應用是當務(wù)之急，與建設E級超算同等重要。

　　有人曾做過(guò)測算，“神威·太湖之光”一分鐘實(shí)現的計算能力相當于全球72億人口用計算器連續不斷計算32年的計算量，而10倍于“神威·太湖之光”計算能力的E級計算可實(shí)現每秒百億億次的計算。

　　“當計算機性能到這個(gè)層次后，傳統的科學(xué)計算領(lǐng)域已很難找到相關(guān)的題目。”中科曙光副總裁邵宗有說(shuō)，“從銷(xiāo)售情況看，五年來(lái)已有1/3的高性能計算機用于數據處理，這是因為海量的數據需要被存儲、被深度處理，以發(fā)揮其價(jià)值，大數據時(shí)代的興起為高性能計算機打開(kāi)了一條通天大路。E級計算的前半段應用非常狹窄，必須找到科學(xué)計算領(lǐng)域之外的應用題目，而把傳統的超級計算機應用向云服務(wù)和數據處理去延伸，是解決未來(lái)E級計算最最重要的應用環(huán)節。”

　　今天，人們之所以不遺余力地向E級超算發(fā)起挑戰，在于這些未來(lái)的計算機不僅更快，更可為解決人類(lèi)面臨的越來(lái)越嚴峻的氣候、能源、健康、發(fā)展不平衡等問(wèn)題提供新的解決途徑。