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中美交锋E级超算 夺魁者谁?

2017-06-23 11:00
小鱼时代
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2013年,中国凭借“天河二号(TH-2)”超级计算机成功击败美国的“泰坦(Titan,由Cray——美国著名超级计算机制造商于美国橡树岭国家实验室研造)”,成为世界上运算速度最快的超级计算机。随后,中国乘胜追击,于2016年凭借“神威·太湖之光(Sunway Taihu Light)”超级计算机以近两倍于“天河二号”的运算速率与三倍于其的运行效率,坐稳了超级计算机领域的头把交椅。至今,我国包揽了世界顶级超级计算机榜单的前两位。

今年年初,中国趁热打铁,想要率先完成世界第一台运算速率为“百亿亿级”的超级计算机的研造。面对中国的威胁,美国能源部向惠普企业(Hewlett Packard Enterprise,简称HPE,2013年于美国惠普公司“HP Inc.”中分离出来,着力发展云计算解决方案)进行研究拨款,命其根据The Machine项目现有的技术来制订百亿亿级超级计算机的参考设计方案。

这个The Machine项目是什么呢?它是由惠普企业在2014年开启的一个旨在“彻底改造基础计算结构”的一个科研项目。然而该项目喜忧参半,以至于惠普企业后来并不打算将The Machine完整推向市场,而是将其精粹与革新部分融合到其他惠普企业的商业服务器和技术当中。

(The Machine设备一角)

回到正题。纵观历史,我们不难发现世界上绝大多数的顶级超级计算机都是由美国能源部掌握并操控的。但近年来,中国开始以疾风骤雨之势占据这份榜单。中国的顶级超级计算机“神威·太湖之光”的最佳性能(每秒93千万亿次浮点运算,peta flops:peta,10的15次方,表千万亿次;flops,每秒浮点运算次数)是美国第一超级计算机“泰坦”运算速率(每秒18千万亿次浮点运算)的五倍。

美国曾“桀骜不驯”地宣称其将于2021年左右完成世界首个百亿亿级(相当于每秒1000千万亿次浮点运算速率)超级计算机的研发并将其投入使用,重新夺回美国在超级计算机领域的王座。但中国似要先声夺人,今年一月份,我国超级计算机中心宣称中国首台百亿亿级超级计算机原型机将会在2017年年底研发完成,并预计在2020年之前投入使用。

(“泰坦”超级计算机)

想要从无到有地研制一台百亿亿级的超级计算机,研究者们必须解决三个主要问题:一、极大的电力消耗(数十亿瓦特)与极高的冷却要求;二、计算机的构造与连接线必须设计精巧,以保证成百上千的处理器与内存芯片能够有效运转;三、设计制造一组能够真正能够在每秒百亿亿次运算的状态下仍可正常运行的操作系统与客户端软件。

要是较起真来,不解决上述三个问题也是可以架构一个“所谓的”百亿亿级超级计算机的——只要把无数个CPU连接在一起,直到运算速率足够就行了——但其实,这样“搭建”起来的“超级计算机”是无法做到每秒进行百亿亿次运算的。即使可以,它每次的运行成本也都会达到令人咋舌的天文数字,对其实际应用造成了巨大限制。

(“神威·太湖之光”超级计算机)

据外媒Ars Technica称,中国现在就是在以这种“累加堆砌”的方式制造超级计算机:先在2017年把所需的硬件安在一起,然后用接下来的几年试图使这些硬件运转起来。

Ars Technica同样称,美国国家能源局选择了一种更为“沉着稳健”的方式来研制超级计算机,那就是为惠普企业拨款来研发百亿亿级超级计算机的参考设计方案。拨款的资金来自于美国国家能源局一项名为“Path Forward(前途)”的项目,该项目是ECP项目(Exascale Computing Project,百亿亿级计算项目)的子项目之一。

ECP项目由当时的奥巴马政府组织建立,已对美国的各项针对百亿亿级计算机的研究项目给予了数千万美元的资金支持。惠普企业所收到的资金援助也由此可见一斑。

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