中国超级计算机有可能重夺世界第一的宝座

如今，中国正在与美国，欧洲和日本竞争高性能计算，目的都是制造出排名世界第一的超级计算机。而中国的战略独一无二：目前有三支中国队伍正在竞相建造，从而实现百亿亿次超级计算机计划。

中国超级计算机有可能重夺世界第一的宝座。

位于天津的中国国家超级计算机中心内，铺着大理石地板的大厅旁边有一个巨大的房间，里面有100多个衣柜大小的黑色和灰色金属柜子，它们整齐地排列着。

这些“柜子”包含了天河-1A（天河一号）超级计算机，8年前它成为中国首台千万亿次超级计算机，也被称为世界上最快的计算机，运行速度为2.57千万亿次浮点运算（或每秒数千万次浮点运算）。但就在天河1A的楼上，也就是游客的禁区内还有一台小型原型机，如果成功扩大规模，可能会再次将中国推向超级计算机排行榜的前列。其目标是打造一台能够实现1 exaflop（百亿亿次，是千万亿次petaflop的1000倍）的超级计算机，比目前的冠军——田纳西州橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）的Summit超级计算机快5倍。

战略优势：三支中国队伍竞相建造中国超级计算机

中国正与美国、欧洲和日本在多个领域竞争，这种竞争将促进中国在气候和天气模拟、人类遗传学研究、药物开发、人工智能和其他科学领域的发展。

但中国的战略是独一无二的。三支队伍正在竞相建造中国超级计算机，这三支队伍分别是国家超级计算天津中心、国家超级计算济南中心和位于北京的超级计算机制造商曙光信息产业有限公司。中国科技部可能会在今年年底前选择其中的两支队伍进行壮大以实现百亿亿次超级计算机计划。

来自圣保罗Hyperion研究计划的高性能计算分析师Bob Sorensen表示，这种方法是一种促进创新的机会，这样可以“鼓励供应商尝试各种各样的设计，以区别于竞争对手”。

中国可能不是第一个达到这个计算里程碑的国家。日本的Post-K exascale计算机可能在2020年实现运行。美国的目标则是于2021年在位于伊利诺伊州的Argonne国家实验室部署其第一个exascale系统。同时，欧盟也正在加强自己的计划。中国希望在2020年实现这一目标，但这个日期可能会延迟。

成为“第一名”不是中国超级计算机的唯一目标

然而，拿到第一名不是中国唯一的目标。拥有三个竞争团队将确保计算机芯片、操作软件、网络和数据存储技术的广泛技术进步，该中心领导exascale应用研发的物理学家孟祥飞表示。建立国产容量对于CPU和被称为加速器的专用芯片尤为重要，这可以提高计算机的性能。田纳西大学诺克斯维尔分校的计算机科学家Jack Dongarra表示，中国曾依赖美国生产的英特尔CPU来生产了好几代超级计算机，但在2015年，美国政府出于安全原因禁止出口某些芯片。他说，这一举动“激起了中国政府对制造商进行大量投资”。

三队战略还允许中国科技部与地方政府分担成本，这将令一台领先的超级计算机有希望能够刺激技术发展并吸引来研究机构和企业。北京航空航天大学的计算机科学家钱德沛在科技部进行百亿亿次超级计算机评估团队工作时表示，这些原型机每个成本约900万美元，据悉其中一本来源于科技部，剩下的部分则是由地方承担。

这些原型机面临着速度、稳定性和能耗等一系列测试，以及来自不同应用领域的软件试运行，但结果“非常保密”。最终的预算也尚不清楚，尽管一开始曾预计一台百亿亿次级超级计算机将花费20亿至30亿元人民币。

即使在宣布两位队伍入选后，钱德沛表示第三支队伍可能会继续参与，所以他们所获得的专业知识并没有浪费。如果扩大原型机，实现在3千万亿次（Petaflops）范围内的运行，就意味着可以通过足够的CPU和加速器来达到百亿亿次，同时还能改进散热功能，提高效率所需的液体冷却系统，并完善大规模并行排列所需的操作软件处理器。

孟祥飞说，在开发超级计算机应用于趣味科学的软件方面，中国曾经有些落后，但也一直在追赶。在过去的两年中，中国团队赢得了世界计算机协会每年颁发的戈登贝尔奖，这项大奖用以表彰高性能计算应用于科学、工程和大规模数据分析的创新。国家超级计算机济南中心主任杨美红说，中国科学家正在研究新的应用，例如，进入百亿亿计算机时代后，全球大气模型的空间分辨率将得到显着改善，“这对于更深入地了解气候变化将具有重要意义。”

美国Summit超级计算机

美国仍在用于研究的超级计算机中占据主导地位，排名前50位系统中，美国占据21位。

钱德沛说：“拥有排名第一的超级计算机固然很好，但这不是最终目标。”Dongarra也同意这一观点：“真正的衡量标准应该是这些计算机带来了的新科学。”