中國超算“九連冠” 向E級超算冠軍進(jìn)發(fā)

　　我國自主研發(fā)的“神威·太湖之光”超級計算機蟬聯(lián)世界冠軍令國人雀躍。與“神威·太湖之光”同屬一個(gè)研制單位、同樣以“全國產(chǎn)”為特點(diǎn)的國家超算濟南中心正在與國家并行計算機工程技術(shù)研究中心一道研制“太湖之光”的下一代——神威E級原型機，“預計在2018年6月與國人見(jiàn)面，并落戶(hù)國家超算濟南中心。”山東省科學(xué)院計算中心(國家超算濟南中心)副主任潘景山告訴科技日報記者。

　　作為全球第一臺運行速度超過(guò)十億億次/秒的超級計算機，“神威·太湖之光”超級計算機計算能力“運算1分鐘相當于200多萬(wàn)臺普通電腦的運算能力，也相當于72億地球人同時(shí)用計算器不間斷計算32年。”但在潘景山看來(lái)，E級計算機的運算速度可達“神威·太湖之光”的8倍多——每秒運算將達到百億億次。

　　能耗和應用仍是攻關(guān)兩大難題

　　從“天河二號”首次登頂世界最快超級計算機寶座開(kāi)始，中國超算已經(jīng)斬獲全球超級計算機500強榜單的“九連冠”。

　　“大到現代武器系統研制試驗，小到好萊塢特效制作都離不開(kāi)超算，超算已成為理論和實(shí)驗之外的第三種科學(xué)研究手段，它體現著(zhù)一個(gè)國家的科技綜合實(shí)力。”中國計算機學(xué)會(huì )高性能計算專(zhuān)委會(huì )秘書(shū)長(cháng)、國家超算濟南中心主任張云泉向科技日報記者表示，我國超算雖然起步晚，從局部突破到綜合技術(shù)領(lǐng)先，從奮力追趕到逐步超越，僅用了15年。不過(guò)，現有的超算能力顯然不能滿(mǎn)足中國龐大的市場(chǎng)需求。

　　2016年國家啟動(dòng)三個(gè)“E級計算機原型系統”項目，國家“高性能計算”重點(diǎn)研發(fā)計劃總體組專(zhuān)家介紹，研制E級機引入“神威”(國家并行計算機工程技術(shù)研究中心)、“天河”(國防科技大學(xué))、“曙光”(曙光公司)三支超強團隊相互競爭，通過(guò)賽馬機制打造我國自主的E級計算機“利劍”。

　　這三個(gè)項目組在超級計算機研制方面都擁有深厚的技術(shù)基礎和豐富的研制經(jīng)驗，各家研制單位在存量基礎上必須有顛覆性增量創(chuàng )新才能再前進(jìn)一步。

　　實(shí)現顛覆性增量創(chuàng )新向來(lái)不容易，潘景山認為，攻關(guān)E級機大家需克服兩大難題：“如果用現有技術(shù)研制E級計算機，能耗將達到每小時(shí)60兆瓦左右，這幾乎相當于一個(gè)中等縣的用電量，能耗太大。”“有人說(shuō)形容中國超算的性能與應用是‘十車(chē)道高速路上跑著(zhù)很少的車(chē)輛’，說(shuō)法夸張，但如何擴大應用確實(shí)是挑戰。”

　　“九連冠”后需冷靜，美國或將觸底反彈

　　針對“中國超算”應用能力不足的短板，以全國產(chǎn)為特色的神威E級原型機已經(jīng)有了不少動(dòng)作。

　　2016年國家超算濟南中心與國家海洋局第一海洋所獲批了E級應用軟件項目“海洋環(huán)境高性能數值模擬應用軟件研制”。后續雙方和青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗室一起深度合作，聚焦為山東在國內領(lǐng)先的海洋領(lǐng)域科研團隊和業(yè)務(wù)部門(mén)提供大規?？蓴U展的并行計算服務(wù)、大數據服務(wù)和智能計算服務(wù)，共同研制超大規?？蓴U展高效率的海洋數值模式軟件和海洋應用軟件系統，為透明海洋、深海極地、藍色生命等大科學(xué)計劃和國家海洋戰略提供高效服務(wù)。

　　發(fā)力E級應用軟件，包含著(zhù)中國超算人的“良苦用心”，也是“全國產(chǎn)”超算的內在需求。長(cháng)期以來(lái)，“中國超算”重“硬”輕“軟”，基礎并行環(huán)境、基礎算法、高性能數學(xué)庫、操作系統等高性能計算基礎與應用軟件的發(fā)展落后于計算機系統的發(fā)展已是不爭事實(shí)。

　　潘景山舉例道：超算在解決一些問(wèn)題時(shí)通常會(huì )用到模型、算法、數學(xué)庫，但現在常用的基礎數學(xué)庫大部分還是國外的。他認為，造成這一現象的原因有二：一是前期重視不夠、投入不足;二是超常規發(fā)展只實(shí)現了局部突破，全面超越還需要時(shí)間。

　　本次全球TOP500榜單，美國罕見(jiàn)被擠出前三名。張云泉認為，這是美國超算發(fā)展的低潮，也可能是觸底反彈的開(kāi)始。他透露：2018年下半年，美國將開(kāi)始推出全新研制的“北極光”超算，運算速度可以達到180P(P為超級計算機運算單位，意為每秒千萬(wàn)億次)。所以從2018年到2020年，美國或將重新奪回TOP500的冠軍寶座，甚至可能會(huì )出現幾連冠的情況。

　　“如果中國按計劃造出E級超級計算機后，我們將再拿冠軍。”潘景山說(shuō)。