美國能源部下屬橡樹嶺國家實驗室（ORNL）近日發(fā)布了新一代超級計算機“頂點”（Summit），其浮點運算速度峰值達每秒20億億次(200PFlops)，性能超過此前世界最強的中國超算“神威·太湖之光”（浮點運算峰值每秒12.5億億次）約60%，將幫助美國問鼎闊別近5年之久的全球超算500強榜單。

超算技術長期來被視為一個國家創(chuàng)新能力乃至綜合國力的象征，在諸如天氣預報、生命科學的基因分析、核工業(yè)、軍事、航天等高科技領域發(fā)揮著至關重要的作用，因此也成為大國角力的擂臺，當前競爭趨向白熱化。

不過，美國“頂點”即將引領的是十億億次級別的爭奪，而百億億次的“E級超算”被公認為“超算界的下一頂皇冠”，目前中、美、歐、日四強正在卯足勁向這一目標沖刺。

之前，我國在國家超算天津中心發(fā)布我國新一代百億億次（1000PFlops）超級計算機“天河三號”原型機，目前其綜合運算能力與‘天河一號’相當，該原型機將于年底正式投入使用。完整版的“天河三號”將在2020年交付，在進度上比對手暫時領先。

時隔5年，美國將重奪最強超算寶座

橡樹嶺國家實驗室稱，“頂點”使用了4608個計算服務器，每個計算服務器中又含有兩個IBM公司生產(chǎn)的22核Power9處理器和6個英偉達公司生產(chǎn)的Tesla V100圖形處理單元加速器。使其浮點運算速度峰值可達每秒20億億次(200PFlops)。

此前，在2017年年底公布的全球超算500榜單中，中國超級計算機“神威·太湖之光”位于榜首，其浮點運算速度峰值可達每秒12.5億億次(125PFlops)，持續(xù)運算速度為每秒9.3億億次(93.9PFlops)。

美國能源部長里克·佩里說，“頂點”超算將給能源研究、科學發(fā)現(xiàn)、經(jīng)濟競爭力和國家安全帶來深遠影響。

橡樹嶺國家實驗稱，“頂點”將為能源、先進材料、人工智能等領域的研究提供前所未有的運算能力，并列舉天體物理學、材料學、癌癥監(jiān)測、系統(tǒng)生物學領域的科學家評論，暗示有望給這些領域的研究帶來突破。

橡樹嶺國家實驗負責人托馬斯·扎卡里亞（Thomas Zacharia）表示，橡樹嶺國家實驗從75年前成立伊始，就確立了解決國家層面重大難題的文化和傳統(tǒng)，1988年，實驗室的科學家們完成了首次G浮點（gigaflops）運算，1998年完成了首次T浮點（teraflops）運算，2008年完成了首次P浮點（petaflops）運算，2018年又完成了首次exaops計算。實驗室的科學家和工程師們的開拓性研究在美國歷史上發(fā)揮了關鍵作用，并將繼續(xù)影響未來。我們期待科研用戶使用“頂點”進行研究，也將繼續(xù)謀求在科研領域再領先75年。

“E級超算賽跑”中國暫時領先

不過，速度達到百億億次級別的E級超算才被公認是“超算界的下一頂皇冠”，目前，中、美、歐、日都在向這個目標全力沖刺，中國在進度上暫時處于領先位置。

國家超算天津中心當日對外展示了我國新一代百億億次超級計算機“天河三號”原型機，這也是該原型機首次正式對外亮相。據(jù)介紹，“天河三號”原型機將于今年6月部署，年底正式投入使用。

“天河三號”型機由三組機柜組成，每組機柜高2米左右，通身黑色，機身上嵌有藍綠兩條醒目的彩條，在彩條中間，“天河”兩個字異常醒目。

“‘天河三號’原型機采用全自主創(chuàng)新，自主飛騰CPU，自主天河高速互聯(lián)通信，自主麒麟操作系統(tǒng)，其綜合運算能力與‘天河一號’相當。”天津超算中心應用研發(fā)部副部長夏梓峻介紹說。

夏梓峻表示，“天河三號”原型機將于今年6月部署在天津超算中心，年底將正式上線投入使用。“原型機的作用是為了驗證‘天河三號’的技術路線?！?/p>

國家重點研發(fā)計劃“高性能計算”重點專項總體專家組組長錢德沛教授表示，首套百億億次超級計算機預計將在2020年交付。

“‘天河一號’的運算能力已經(jīng)飽和，而‘天河三號’的運算能力是‘天河一號’的200倍，存儲規(guī)模是‘天河一號’的100倍（使用全新的國產(chǎn)Matrix 2000加速器）。計算密度、單塊計算芯片計算能力、內(nèi)部數(shù)據(jù)通信速率等方面也將得到極大提升。

國內(nèi)現(xiàn)在同時啟動了三大百億億次超算研發(fā)，分別是國防科大/天津超算中心的天河三號、中科曙光的E級超算以及江南所/濟南超算中心的神威E級。以上三套百億億次超算中，有一條要求是共同的，那就是核心處理器必須是國產(chǎn)的，神威·太湖之光上已經(jīng)用了國產(chǎn)申威SW26010處理器。

目前，全球有多個國家正競相研發(fā)E級超算。中國計劃于2020年推出首臺E級超算；美國能源部啟動了“百億億次計算項目（Exascale Computing Project）”，希望于2021年至少交付一臺E級超算，其中一臺的名字為“極光（Aurora）”，初步規(guī)劃峰值運算能力超過每秒130億億次，內(nèi)存超過8PB，系統(tǒng)功耗約為40MW。

美國在下一代超算技術方面的研發(fā)總投入將達到4.3億多美元，用美國能源部部長里克·佩里的話說，這些資金就是劍指“下階段研發(fā)百億億次系統(tǒng)的全球競賽”。

此外，歐盟預計于2022年—2023年交付首臺E級超算，使用的是美國、歐盟處理器，架構有可能類似ARM；日本發(fā)展E級超算的“旗艦2020計劃”由日本理化所主導，完成時間也設定在2020年。