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新2会员手机管理端:日本“富岳”登顶,中国超算“掉队了”?这事没那么简单

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文 |《财经国家周刊》记者 李瑶

前不久,最新一期的全球超级计算机500强榜单公布,在业内外引起了不小关注。

该榜单显示,日本超级计算机“富岳”(Fugaku)连续第四次登顶榜单,紧随其后的是美国超级计算机“顶点”(Summit)和“山脊”(Sierra),中国超级计算机“神威・太湖之光”,本次排名第四位。

由于长期以来,超算都被普遍视为综合国力的象征之一,而且此前主要是中美两国在这一领域你追我赶,数年内几乎轮流做冠亚军。所以该消息传回国内,不少人有些吃惊。

甚至有人翻出更长时间线内排名的变化:2016年底,“神威・太湖之光”成为全球第一超级计算机,此后连续四年霸占榜首位置;然而2020年,被异军突起的日本“富岳”一举反超,且富岳连续四次蝉联,“神威・太湖之光”则“一路沦为”第四名。

▲“神威・太湖之光”超级计算机。记者 李响 摄

“怎么中美这两个超算强者最近两年反倒排到日本后面了?”“我国排名竟然不敌日本,中国超算这是掉队了?”一时间,许多不明所以的吃瓜群众,产生了许多疑问。

我们找行业专家聊了聊后发现,这事没这么简单,但总的一点,我们仍可以对自己国家的超算水平保持充足信心。

榜单排名该怎么看?别只看第一

在回答诸多疑问之前,我们需要了解下这个榜单背后的意义。

首先,全球超级计算机500强榜单始于1993年,是国际组织“TOP 500”对全球近2000个超级计算机项目进行运算速度、功耗以及运算能力方面的排名,每半年发布一次,主要编撰人是美国田纳西大学电气工程和计算机科学教授杰克・唐加拉。

其次,何为超级计算机?简单来说,就是具有超级计算能力的机器,可以应用于模拟核试验、生物医药、新材料研究、天气预报、太空探索、人类基因测序等领域,堪称“大国重器”。

因此,全球超级计算机500强榜单排名,不仅是一个国家超级计算能力的展现,更是一个信息技术、半导体技术和综合数据处理技术乃至国家科学综合实力的重要反映。

也正是基于这一点,不少人对我国超级计算机在这个榜单上排名毫厘进退,都格外关注。

从最新一期公布的榜单来看,我国超级计算机的排名似乎有些“不如人意”:

“富岳”运算速度达44.2亿亿次每秒;“顶点”运算速度为14.9亿亿次,约为“富岳”的1/3;“山脊”运算速度在每秒9.5亿亿次。相比之下,“神威・太湖之光”运算速度为每秒9.3亿亿次,国防科技大学开发的“天河2A”运算速度为每秒6.1亿亿次。

▲图/2021年11月全球超算500强榜单前10名

但需要提醒的是,如果一定要从该榜单出发判断一个国家的超级计算机实力如何,那么并不能只看前几位的排名,还要看这个榜单中,一个国家能上榜的超级计算机数目有多少。

从更长时间线上看,2016年,在全球超级计算机500强中,中国占有167个席位,美国占有165个席位;2020年,在全球超级计算机500强中,中国占有的席位上升至226个席位,美国占有的席位下降至109个席位。

就最新这一期榜单来看,中国的超级计算机进入榜单的有173台,占比为34.6%。排名第二的是美国为149台,占比为29.8%。

换句话说,时至今日,在Top500这个榜单里,中国超级计算机的占比一直都排名第一。

从“玻璃房事件”到双雄争霸

在诸多超级计算机的发展历史事件中,有这样一个广为业内流传的故事:

上世纪80年代,中国石油工业部斥巨资从美国购买了一台IBM大型计算机。但为了封锁超级计算机的核心技术,美方并未给予中国对这台计算机的自由使用权――这台超级计算机被安置在一个透明的玻璃房中,启动密码和机房钥匙都在美方手中,我国的科研人员要使用超级计算机,就要接受美方对使用过程的监控及研究成果的审查。

“玻璃房事件”的屈辱,刺激了我国研发超级计算机的决心和毅力。1986年,“863计划”实施,中国正式开启了超级计算机的研发之路。从1986年到2016年,三十年的时间里,大量科研工作者投身这一伟大工程,前仆后继,终于推动我国在这一领域全面开花:

2004年,中科院成功研制“曙光4000”十万亿次计算机,进入世界超级计算机500强前十;

2008年,中科院成功研制“曙光5000”百万亿次计算机,同样进入世界超级计算机500强前十;

2009年,国防科技大学成功研制“天河一号”千万亿次计算机,我国成为第二个研制成功千万亿次计算机的国家;

2010年6月,中科院成功研制“星云”千万亿次计算机,成为世界超级计算机500强第二名;

同年11月,国防科技大学升级的“天河-1A”系统,成为了世界超级计算机500强第一名;

2010年底,江南计算机研究所的“神威・蓝光”成为第一个全部采用国产CPU,同时实现千万亿次计算的超级计算机;

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2013年6月起,国防科技大学的“天河二号”,连续六次位居世界超级计算机500强第一名;

▲天河二号超级计算机系统。发

2016年底,“神威・太湖之光”问鼎全球第一,并连续四年霸占世界超级计算机500强榜首。

截止到目前,我国在超级计算机领域已经具备多员“猛将”:国防科技大学的银行系列、天河系列,中科院的曙光系列,联想的深腾系列,无锡江南计算机研究所的神威系列。

凭借这些“猛将”,我国与美国在超级计算机领域呈现你追我赶的态势。尤其是过去十数年里,我国与美国都是这个榜单冠军宝座的常客,双雄争霸,好不热闹。

掉队?早已换了新赛道!

既然中美两国轮流着称霸,为什么最近两年排名第一的反倒成了日本呢?难道真的是掉队了?

中科院计算所研究员张云泉表示,虽然“富岳”近些年来在全球超级计算机500强榜单中大放异彩,但日本超算的发展其实并不猛烈,甚至都有些“强弩之末”的意味。

“可以说,日本是趁着中美超算竞争激烈,尤其是美国对中国超算技术卡脖子,‘突袭’TOP500榜单,从而占据冠军位置两年之久。”他说。

榜单编撰人杰克・唐加拉也表达了同样的观点。他表示,日本在新一代超级计算机领域起步较早,但因为其运算速度的指标设定较低,所以在新一轮E级超算(即百亿亿次超算)竞争开始时,日本在中美两强还在开发E级超级计算机时“捡漏了”四个世界第一。

日媒也相当清醒地表示:虽然“富岳”连续4次登顶榜首,但失去首位宝座只是时间问题,因为中美正在开发新一轮E级超算。

公开报道显示,中国在E级超算领域布局已久,目前已有“神威”E级原型机、“天河三号”E级原型机和曙光E级原型机3个不同技术路线的原型机系统完成交付。

另有外媒报道称,美国投入近90亿美元正在研制更先进的超级计算机,也拥有3台E级超级计算机,“性能或比中方的略高一些,但总体上相互之间的水平相当。”

一位业内分析师告诉本刊记者,目前,世界上业界公认的E级机标准是在40MW的额定功耗下达到百亿亿次每秒的浮点计算速度,日本的“富岳”功耗过高,并不具备争夺世界上第一台E级超级计算机的资格。

“而且从资金投入来说,日本也不具备中美两国的实力。总体来说,在超级计算机这方面,中美已经换到了新赛道上,而日本要想和中美同场竞技,还差点距离。”

张云泉透露,目前看来,中美两国的E级机世界冠军决战可能最早要到2022年6月才能见分晓。

机器用起来更重要,要提升人才储备

发展超算,只要把超级计算机做到最领先,就够了吗?当然不是。

“超级计算机最重要的不是把那个机器给做起来,机器不仅要做起来更要用起来,要让它对我们实际的创新课题及产业发展起到驱动作用,这是最重要的。”ASC世界大学生超级计算机竞赛组委会委员刘军曾这样告诉本刊记者。

当前,尽管我国在硬件方面投入规模大,但是在这些超级计算机上跑的这些应用和软件,尤其它如何与实际的产业和科研创新相结合的能力,相对来说还较弱。

超算领域有个“诺贝尔奖”――“戈登贝尔奖”,这个奖设立于1987年,是国际上高性能计算应用领域的最高学术奖项,主要颁发给高性能应用领域最杰出成就。

在2016年之前,美国、日本曾垄断该奖项长达近30年。直到2016年,我国才在这个奖项上“破冰”,随后又在2017年、2020年获此殊荣。

最新消息显示,当地时间11月18日下午,在美国密苏里州圣路易斯举行的全球超级计算大会上,来自中国的14人超算应用团队基于新一代神威超级计算的算力,凭借“超大规模量子随机电路实时模拟(SWQSIM)”应用,一举斩获2021年度“戈登贝尔奖”。

▲在国家超级计算济南中心,工作人员在查看存储设备运转情况。记者 郭绪雷 摄

取得这样的成绩固然可喜,但还需要看到,我国超算发展远没到可以放心庆功的程度。

中国工程院院士王恩东表示,中国超算人才储备远远不足。更为关键的是,相对于美国等超算领域强国而言,中国超算研发人才具备相当实力,但在超算应用人才方面存在短板。

多位超算行业专家告诉本刊记者,当前我国超算人才培养存在地区不平衡的问题,东部沿海地区高校科研经费及项目机会较为充裕,而中西部地区高校科研经费及项目机会则比较匮乏。“我国发展超算的技术人才储备仍需加紧提升。”

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    2021-11-30 00:04:21 

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      2021-12-01 08:33:04 

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    2021-12-26 00:00:07 

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