时隔5年，美国将重夺最强超算宝座

美国能源部下属橡树岭国家实验室（ORNL）近日发布了新一代超级计算机“顶点”（Summit），其浮点运算速度峰值达每秒20亿亿次(200PFlops)，性能超过此前世界最强的中国超算“神威·太湖之光”（浮点运算峰值每秒12.5亿亿次）约60%，将帮助美国问鼎阔别近5年之久的全球超算500强榜单。

超算技术长期来被视为一个国家创新能力乃至综合国力的象征，在诸如天气预报、生命科学的基因分析、核工业、军事、航天等高科技领域发挥着至关重要的作用，因此也成为大国角力的擂台，当前竞争趋向白热化。

不过，美国“顶点”即将引领的是十亿亿次级别的争夺，而百亿亿次的“E级超算”被公认为“超算界的下一顶皇冠”，目前中、美、欧、日四强正在卯足劲向这一目标冲刺。

之前，我国在国家超算天津中心发布我国新一代百亿亿次（1000PFlops）超级计算机“天河三号”原型机，目前其综合运算能力与‘天河一号’相当，该原型机将于年底正式投入使用。完整版的“天河三号”将在2020年交付，在进度上比对手暂时领先。

时隔5年，美国将重夺最强超算宝座

橡树岭国家实验室称，“顶点”使用了4608个计算服务器，每个计算服务器中又含有两个IBM公司生产的22核Power9处理器和6个英伟达公司生产的Tesla V100图形处理单元加速器。使其浮点运算速度峰值可达每秒20亿亿次(200PFlops)。

此前，在2017年年底公布的全球超算500榜单中，中国超级计算机“神威·太湖之光”位于榜首，其浮点运算速度峰值可达每秒12.5亿亿次(125PFlops)，持续运算速度为每秒9.3亿亿次(93.9PFlops)。

美国能源部长里克·佩里说，“顶点”超算将给能源研究、科学发现、经济竞争力和国家安全带来深远影响。

橡树岭国家实验称，“顶点”将为能源、先进材料、人工智能等领域的研究提供前所未有的运算能力，并列举天体物理学、材料学、癌症监测、系统生物学领域的科学家评论，暗示有望给这些领域的研究带来突破。

橡树岭国家实验负责人托马斯·扎卡里亚（Thomas Zacharia）表示，橡树岭国家实验从75年前成立伊始，就确立了解决国家层面重大难题的文化和传统，1988年，实验室的科学家们完成了首次G浮点（gigaflops）运算，1998年完成了首次T浮点（teraflops）运算，2008年完成了首次P浮点（petaflops）运算，2018年又完成了首次exaops计算。实验室的科学家和工程师们的开拓性研究在美国历史上发挥了关键作用，并将继续影响未来。我们期待科研用户使用“顶点”进行研究，也将继续谋求在科研领域再领先75年。

“E级超算赛跑”中国暂时领先

不过，速度达到百亿亿次级别的E级超算才被公认是“超算界的下一顶皇冠”，目前，中、美、欧、日都在向这个目标全力冲刺，中国在进度上暂时处于领先位置。

国家超算天津中心当日对外展示了我国新一代百亿亿次超级计算机“天河三号”原型机，这也是该原型机首次正式对外亮相。据介绍，“天河三号”原型机将于今年6月部署，年底正式投入使用。

“天河三号”型机由三组机柜组成，每组机柜高2米左右，通身黑色，机身上嵌有蓝绿两条醒目的彩条，在彩条中间，“天河”两个字异常醒目。

“‘天河三号’原型机采用全自主创新，自主飞腾CPU，自主天河高速互联通信，自主麒麟操作系统，其综合运算能力与‘天河一号’相当。”天津超算中心应用研发部副部长夏梓峻介绍说。

夏梓峻表示，“天河三号”原型机将于今年6月部署在天津超算中心，年底将正式上线投入使用。“原型机的作用是为了验证‘天河三号’的技术路线。”

国家重点研发计划“高性能计算”重点专项总体专家组组长钱德沛教授表示，首套百亿亿次超级计算机预计将在2020年交付。

“‘天河一号’的运算能力已经饱和，而‘天河三号’的运算能力是‘天河一号’的200倍，存储规模是‘天河一号’的100倍（使用全新的国产Matrix 2000加速器）。计算密度、单块计算芯片计算能力、内部数据通信速率等方面也将得到极大提升。

国内现在同时启动了三大百亿亿次超算研发，分别是国防科大/天津超算中心的天河三号、中科曙光的E级超算以及江南所/济南超算中心的神威E级。以上三套百亿亿次超算中，有一条要求是共同的，那就是核心处理器必须是国产的，神威·太湖之光上已经用了国产申威SW26010处理器。

目前，全球有多个国家正竞相研发E级超算。中国计划于2020年推出首台E级超算；美国能源部启动了“百亿亿次计算项目（Exascale Computing Project）”，希望于2021年至少交付一台E级超算，其中一台的名字为“极光（Aurora）”，初步规划峰值运算能力超过每秒130亿亿次，内存超过8PB，系统功耗约为40MW。

美国在下一代超算技术方面的研发总投入将达到4.3亿多美元，用美国能源部部长里克·佩里的话说，这些资金就是剑指“下阶段研发百亿亿次系统的全球竞赛”。

此外，欧盟预计于2022年—2023年交付首台E级超算，使用的是美国、欧盟处理器，架构有可能类似ARM；日本发展E级超算的“旗舰2020计划”由日本理化所主导，完成时间也设定在2020年。