國(guó)際組織“TOP500”網(wǎng)站當(dāng)?shù)貢r(shí)間11月12日顯示，美國(guó)能源部下屬橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的“頂點(diǎn)”(Summit)蟬聯(lián)冠軍，擴(kuò)大了領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。中國(guó)以227臺(tái)超算上榜的成績(jī)位居總數(shù)第一，較上期增加21臺(tái)，而且能效也有所提升。

從近幾年的情況看，中美超算“你追我趕”的態(tài)勢(shì)將持續(xù)下去。

美國(guó)算力為王，中國(guó)數(shù)量占優(yōu)

全球超級(jí)計(jì)算器500強(qiáng)榜單始于1993年，由國(guó)際組織“TOP500”編制，每半年發(fā)布一次，是給全球已安裝的超級(jí)計(jì)算器排座次的知名榜單。

在最新公布的榜單中“頂點(diǎn)”擴(kuò)大了領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，其處理器數(shù)量從228萬(wàn)多個(gè)增加到近240萬(wàn)個(gè)，浮點(diǎn)指令周期(PFLOPS)從半年前的每秒12.23億億次提升至每秒14.35億億次。“神威·太湖之光”的數(shù)據(jù)未發(fā)生變化，浮點(diǎn)指令周期依然為每秒9.3億億次，被上期排名第三、由美能源部下屬勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的“山脊”(Sierra)超越，前10名中，美國(guó)占據(jù)5臺(tái)。

中國(guó)超算“神威·太湖之光”和“天河二號(hào)”分別位列第三、四名。

本次榜單中，美國(guó)超算上榜總數(shù)為109臺(tái)，創(chuàng)歷史新低。但在總運(yùn)算能力上，美國(guó)占比38%，中國(guó)占比31%，表明美國(guó)超算的平均運(yùn)算能力更強(qiáng)。

榜單還顯示，中國(guó)企業(yè)在全球十大超算制造商中占據(jù)了前三名，其中聯(lián)想以140臺(tái)名列冠軍，浪潮以84臺(tái)名列亞軍，中科曙光以57臺(tái)名列季軍。華為制造14臺(tái)，位列第八。

首次躋身超算十強(qiáng)的德國(guó)“超級(jí)MUC-NG“就由聯(lián)想公司制造。聯(lián)想公司稱(chēng)，這臺(tái)安裝在萊布尼茨超算中心的超算采用了聯(lián)想開(kāi)發(fā)的水冷技術(shù)，比氣冷技術(shù)節(jié)電45%。該超算用于天體物理學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)和生命科學(xué)等研究的同時(shí)，減少了碳排放和運(yùn)行總成本。

中國(guó)單芯片處理能力偏弱

2010年11月，經(jīng)過(guò)技術(shù)升級(jí)的中國(guó)“天河一號(hào)”曾登上榜首，但此后被日本超算趕超。2013年6月，“天河二號(hào)”從美國(guó)超算“泰坦”手中奪得榜首位置，并在此后3年“六連冠”，直至2016年6月被中國(guó)“神威·太湖之光”取代。今年6月，美國(guó)超算“頂點(diǎn)”超越“四連冠”的“神威·太湖之光”登頂。

“頂點(diǎn)”和“山脊”都由美國(guó)能源部下屬實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)，架構(gòu)相似，但超越“神威·太湖之光”成為第二名的“山脊”，其處理器數(shù)量維持在157萬(wàn)余個(gè)沒(méi)有增加，而浮點(diǎn)指令周期則由7.16億億次提升到9.46億億次。

美國(guó)超級(jí)計(jì)算器專(zhuān)家、田納西大學(xué)教授、超級(jí)計(jì)算器500強(qiáng)榜單的聯(lián)合制定者杰克·唐加拉(Jack Dongarra)對(duì)新華社記者說(shuō)，這是由于“山脊”代碼得到優(yōu)化，重新運(yùn)行后實(shí)現(xiàn)了更優(yōu)秀的性能。相比而言，“神威·太湖之光”使用了近1065萬(wàn)個(gè)自主研發(fā)的“申威”芯片，可見(jiàn)單個(gè)芯片性能尚存在一定差距。

最新榜單第四到第十名依次為：中國(guó)“天河二號(hào)”、瑞士“代恩特峰”、美國(guó)“三一”、日本“人工智能橋接云基礎(chǔ)設(shè)施”、德國(guó)“超級(jí)MUC-NG”及美國(guó)“泰坦”和“紅杉”。

另外，與廣達(dá)、華碩、臺(tái)灣大等三大企業(yè)共同組隊(duì)建造的新一代AI超級(jí)計(jì)算機(jī)主機(jī)“臺(tái)灣杉二號(hào)”，本次擠進(jìn)第20名，能源效率(Green500)排名名列第10名，為中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)超級(jí)計(jì)算機(jī)入榜史上最佳成績(jī)。

中國(guó)在超級(jí)計(jì)算領(lǐng)域迅速崛起

《紐約時(shí)報(bào)》曾在6月26日題為《中國(guó)成超級(jí)計(jì)算器最高產(chǎn)國(guó)，建造速度遠(yuǎn)超美國(guó)》的報(bào)道指出，美國(guó)現(xiàn)在擁有全球最快的超級(jí)計(jì)算器。但2018年上半年的全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單突顯出中國(guó)建造超級(jí)計(jì)算器的速度遠(yuǎn)超美國(guó)。

6月25日發(fā)布的榜單顯示，中國(guó)企業(yè)和政府制造的超級(jí)計(jì)算器在500強(qiáng)榜單中占206臺(tái)，逐漸成為最高產(chǎn)的超級(jí)計(jì)算器制造者。上榜的超級(jí)計(jì)算器中124臺(tái)由美國(guó)企業(yè)和政府設(shè)計(jì)與制造。美國(guó)多年主導(dǎo)超級(jí)計(jì)算器市場(chǎng)。

超級(jí)計(jì)算是中國(guó)在技術(shù)領(lǐng)域迅速崛起的步驟之一，引發(fā)了美國(guó)對(duì)中國(guó)的宏偉計(jì)劃和策略——以及這些進(jìn)步的潛在經(jīng)濟(jì)和地緣政治影響的擔(dān)憂(yōu)。

在2017年秋天的一次評(píng)估中，美國(guó)國(guó)會(huì)的兩黨諮詢(xún)機(jī)構(gòu)美中經(jīng)濟(jì)安全審查委員會(huì)指出，超級(jí)計(jì)算是中國(guó)“政府齊心協(xié)力，實(shí)現(xiàn)主導(dǎo)先進(jìn)技術(shù)的宏偉計(jì)劃”的一部分。 俄勒岡大學(xué)研究中國(guó)科學(xué)政策的專(zhuān)家薩特邁耶(Richard Suttmeier)指出，中國(guó)的起步很慢，但現(xiàn)在在穩(wěn)步推進(jìn)。中國(guó)真正開(kāi)始發(fā)展超級(jí)計(jì)算是十年前。最初吸收外國(guó)技術(shù)，然后逐步發(fā)展自己的技術(shù)。

超級(jí)計(jì)算器技術(shù)偶爾會(huì)成為美國(guó)與中國(guó)之間的貿(mào)易問(wèn)題。比如2015年，華盛頓拒絕向英特爾頒發(fā)許可證，致使其無(wú)法向中國(guó)的四個(gè)超級(jí)計(jì)算器實(shí)驗(yàn)室出售微處理器芯片。華盛頓稱(chēng)這四家超級(jí)計(jì)算器中心是在為中國(guó)軍方研發(fā)技術(shù)。

中國(guó)超算走向“綠色”

不過(guò)，超級(jí)計(jì)算器專(zhuān)家稱(chēng)，這項(xiàng)出口禁令促使中國(guó)加快了自己的發(fā)展速度。

“中國(guó)吸取的教訓(xùn)是，不能依靠美國(guó)。”唐加拉教授說(shuō)，“他們正在嘗試用中國(guó)自己的技術(shù)取代所有西方技術(shù)。”

在上半年的500強(qiáng)榜單中排名前五的制造商中，中國(guó)公司占三家。聯(lián)想第一、浪潮第三、中科曙光第五?；叟c(Hewlett-Packard Enterprise)和克雷(Cray)這兩家美國(guó)公司分列第二和第四。

近年來(lái)，超算更加強(qiáng)調(diào)綠色節(jié)能，中國(guó)的進(jìn)步也可圈可點(diǎn)。兩臺(tái)由中科曙光開(kāi)發(fā)的超算進(jìn)入了按能效排名的“綠色超算500強(qiáng)”前10名。

2015年底到2016年底，中國(guó)超算曾三次進(jìn)入“綠色超算”十強(qiáng)，此后該排名一直由日本、美國(guó)和瑞士等國(guó)占據(jù)。最新公布的榜單中，排名第一的是日本的“菖蒲系統(tǒng)B”，中科曙光的HKVDP系統(tǒng)和“先進(jìn)計(jì)算系統(tǒng)Pre-E”分列第六和第十名。

中美兩國(guó)在超級(jí)計(jì)算器領(lǐng)域“你超我趕”的形勢(shì)仍在繼續(xù)。唐加拉認(rèn)為，非量子計(jì)算框架下的超級(jí)計(jì)算器算力仍有增長(zhǎng)潛力，“并沒(méi)有受到限制，我們還在不斷升級(jí)”。

超級(jí)計(jì)算器的“下一頂皇冠”將是E級(jí)超算，即每秒可進(jìn)行百億億次運(yùn)算的超級(jí)計(jì)算器。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，超算系統(tǒng)規(guī)模、擴(kuò)展性、成本、能耗、可靠性等方面均面臨挑戰(zhàn)。據(jù)有關(guān)人士介紹，中科曙光本周將在達(dá)拉斯舉辦的超算大會(huì)上推出新產(chǎn)品，為實(shí)現(xiàn)E級(jí)計(jì)算奠定基礎(chǔ)。今年5月在天津舉辦的第二屆世界智能大會(huì)上，中國(guó)國(guó)家超算天津中心也展示了新一代E級(jí)超算“天河三號(hào)”原型機(jī)。