中國超算“九連冠” 向E級超算冠軍進發(fā)

　　我國自主研發(fā)的“神威·太湖之光”超級計算機蟬聯(lián)世界冠軍令國人雀躍。與“神威·太湖之光”同屬一個研制單位、同樣以“全國產(chǎn)”為特點的國家超算濟南中心正在與國家并行計算機工程技術研究中心一道研制“太湖之光”的下一代——神威E級原型機，“預計在2018年6月與國人見面，并落戶國家超算濟南中心。”山東省科學院計算中心(國家超算濟南中心)副主任潘景山告訴科技日報記者。

　　作為全球第一臺運行速度超過十億億次/秒的超級計算機，“神威·太湖之光”超級計算機計算能力“運算1分鐘相當于200多萬臺普通電腦的運算能力，也相當于72億地球人同時用計算器不間斷計算32年。”但在潘景山看來，E級計算機的運算速度可達“神威·太湖之光”的8倍多——每秒運算將達到百億億次。

　　能耗和應用仍是攻關兩大難題

　　從“天河二號”首次登頂世界最快超級計算機寶座開始，中國超算已經(jīng)斬獲全球超級計算機500強榜單的“九連冠”。

　　“大到現(xiàn)代武器系統(tǒng)研制試驗，小到好萊塢特效制作都離不開超算，超算已成為理論和實驗之外的第三種科學研究手段，它體現(xiàn)著一個國家的科技綜合實力。”中國計算機學會高性能計算專委會秘書長、國家超算濟南中心主任張云泉向科技日報記者表示，我國超算雖然起步晚，從局部突破到綜合技術領先，從奮力追趕到逐步超越，僅用了15年。不過，現(xiàn)有的超算能力顯然不能滿足中國龐大的市場需求。

　　2016年國家啟動三個“E級計算機原型系統(tǒng)”項目，國家“高性能計算”重點研發(fā)計劃總體組專家介紹，研制E級機引入“神威”(國家并行計算機工程技術研究中心)、“天河”(國防科技大學)、“曙光”(曙光公司)三支超強團隊相互競爭，通過賽馬機制打造我國自主的E級計算機“利劍”。

　　這三個項目組在超級計算機研制方面都擁有深厚的技術基礎和豐富的研制經(jīng)驗，各家研制單位在存量基礎上必須有顛覆性增量創(chuàng)新才能再前進一步。

　　實現(xiàn)顛覆性增量創(chuàng)新向來不容易，潘景山認為，攻關E級機大家需克服兩大難題：“如果用現(xiàn)有技術研制E級計算機，能耗將達到每小時60兆瓦左右，這幾乎相當于一個中等縣的用電量，能耗太大。”“有人說形容中國超算的性能與應用是‘十車道高速路上跑著很少的車輛’，說法夸張，但如何擴大應用確實是挑戰(zhàn)。”

　　“九連冠”后需冷靜，美國或?qū)⒂|底反彈

　　針對“中國超算”應用能力不足的短板，以全國產(chǎn)為特色的神威E級原型機已經(jīng)有了不少動作。

　　2016年國家超算濟南中心與國家海洋局第一海洋所獲批了E級應用軟件項目“海洋環(huán)境高性能數(shù)值模擬應用軟件研制”。后續(xù)雙方和青島海洋科學與技術國家實驗室一起深度合作，聚焦為山東在國內(nèi)領先的海洋領域科研團隊和業(yè)務部門提供大規(guī)模可擴展的并行計算服務、大數(shù)據(jù)服務和智能計算服務，共同研制超大規(guī)模可擴展高效率的海洋數(shù)值模式軟件和海洋應用軟件系統(tǒng)，為透明海洋、深海極地、藍色生命等大科學計劃和國家海洋戰(zhàn)略提供高效服務。

　　發(fā)力E級應用軟件，包含著中國超算人的“良苦用心”，也是“全國產(chǎn)”超算的內(nèi)在需求。長期以來，“中國超算”重“硬”輕“軟”，基礎并行環(huán)境、基礎算法、高性能數(shù)學庫、操作系統(tǒng)等高性能計算基礎與應用軟件的發(fā)展落后于計算機系統(tǒng)的發(fā)展已是不爭事實。

　　潘景山舉例道：超算在解決一些問題時通常會用到模型、算法、數(shù)學庫，但現(xiàn)在常用的基礎數(shù)學庫大部分還是國外的。他認為，造成這一現(xiàn)象的原因有二：一是前期重視不夠、投入不足;二是超常規(guī)發(fā)展只實現(xiàn)了局部突破，全面超越還需要時間。

　　本次全球TOP500榜單，美國罕見被擠出前三名。張云泉認為，這是美國超算發(fā)展的低潮，也可能是觸底反彈的開始。他透露：2018年下半年，美國將開始推出全新研制的“北極光”超算，運算速度可以達到180P(P為超級計算機運算單位，意為每秒千萬億次)。所以從2018年到2020年，美國或?qū)⒅匦聤Z回TOP500的冠軍寶座，甚至可能會出現(xiàn)幾連冠的情況。

　　“如果中國按計劃造出E級超級計算機后，我們將再拿冠軍。”潘景山說。