分析 | 中美超算“你追我赶” 中国优势可圈可点
新一期全球超级计算机500强榜单12日在美国达拉斯发布。与半年前的榜单相比，全球格局变化不大，美国在最快超算上领跑，中国在数量上继续增长，而且能效也有所提升。从近几年的情况看，中美超算“你追我赶”的态势将持续下去。
始于1993年的全球超算500强榜单由国际组织“TOP500”编制，每半年发布一期，是给全球已安装的超级计算机排座次的知名榜单。
2010年11月，经过技术升级的中国“天河一号”曾登上榜首，但此后被日本超算赶超。2013年6月，“天河二号”从美国超算“泰坦”手中夺得榜首位置，并在此后3年“六连冠”，直至2016年6月被中国“神威·太湖之光”取代。今年6月，美国超算“顶点”超越“四连冠”的“神威·太湖之光”登顶。
在最新公布的榜单中“顶点”扩大了领先优势，其处理器数量从228万多个增加到近240万个，浮点运算速度从半年前的每秒12.23亿亿次提升至每秒14.35亿亿次。“神威·太湖之光”的数据未发生变化，浮点运算速度依然为每秒9.3亿亿次，被上期排名第三的美国“山脊”超越。
▲资料图片：“神威·太湖之光”超级计算机（新华社）
“顶点”和“山脊”都由美国能源部下属实验室开发，架构相似，但超越“神威·太湖之光”成为第二名的“山脊”，其处理器数量维持在157万余个没有增加，而浮点运算速度则由7.16亿亿次提升到9.46亿亿次。
美国超级计算机专家、田纳西大学教授杰克·唐加拉对新华社记者说，这是由于“山脊”代码得到优化，重新运行后实现了更优秀的性能。相比而言，“神威·太湖之光”使用了近1065万个自主研发的“申威”芯片，可见单个芯片性能尚存在一定差距。
最新榜单第四到第十名依次为：中国“天河二号”、瑞士“代恩特峰”、美国“三一”、日本“人工智能桥接云基础设施”、德国“超级MUC-NG”及美国“泰坦”和“红杉”。
榜单显示，中国上榜的超算数量继续快速增长，从半年前的206台增加到227台，已占500强中的45%以上。在美国安装的超算数量则下降至109台，创历史新低。唐加拉认为，中国上榜超算数量快速增长是最大的优势。但在总运算能力上，美国占比38%，中国占比31%，表明美国超算的平均运算能力更强。
另一个值得关注的趋势是，中国超算制造商在国际舞台上扮演日益重要的角色，10大超算生产商中有4家中国企业。联想公司自半年前成为全球头号超算制造商以来，制造的超算数量持续增长到140台。另外，浪潮和中科曙光分列亚军和季军，分别是84台和57台。华为制造14台，位列第八。
▲资料图片：一名研发工程师在展示“神威·太湖之光”的运算节点板。（新华社）
首次跻身超算十强的德国“超级MUC-NG”就由联想公司制造。联想公司称，这台安装在莱布尼茨超算中心的超算采用了联想开发的水冷技术，比气冷技术节电45%。该超算用于天体物理学、流体动力学和生命科学等研究的同时，减少了碳排放和运行总成本。
近年来，超算更加强调绿色节能，中国的进步也可圈可点。两台由中科曙光开发的超算进入了按能效排名的“绿色超算500强”前10名。
2015年底到2016年底，中国超算曾三次进入“绿色超算”十强，此后该排名一直由日本、美国和瑞士等国占据。最新公布的榜单中，排名第一的是日本的“菖蒲系统B”，中科曙光的HKVDP系统和“先进计算系统Pre-E”分列第六和第十名。
中美两国在超级计算机领域“你超我赶”的形势仍在继续。唐加拉认为，非量子计算框架下的超级计算机算力仍有增长潜力，“并没有受到限制，我们还在不断升级”。
超级计算机的“下一顶皇冠”将是E级超算，即每秒可进行百亿亿次运算的超级计算机。要实现这一目标，超算系统规模、扩展性、成本、能耗、可靠性等方面均面临挑战。
▲图为2018年7月26日拍摄的“天河三号”E级原型机全貌。该原型机系统采用了三种国产自主高性能计算和通信芯片，预计于2020年研制成功。（新华社记者 毛振华 摄）
据有关人士介绍，中科曙光本周将在达拉斯举办的超算大会上推出新产品，为实现E级计算奠定基础。今年5月在天津举办的第二届世界智能大会上，中国国家超算天津中心也展示了新一代E级超算“天河三号”原型机。
来源 | 新华社客户端
记者 | 周舟
编辑 | 闫齐