一路領(lǐng)先！下一代E級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度將超太湖之光8倍

 作為國人的榮耀，我國自主研發(fā)的“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)蟬聯(lián)世界冠軍令國人雀躍，可是研究人員并沒有因此成就就停滯不前。與“神威·太湖之光”同屬一個(gè)研制單位、同樣以“全國產(chǎn)”為特點(diǎn)的國家超算濟(jì)南中心正在與國家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心一道研制“太湖之光”的下一代——神威E級(jí)原型機(jī)，“預(yù)計(jì)在2018年6月與國人見面，并落戶國家超算濟(jì)南中心。”山東省科學(xué)院計(jì)算中心(國家超算濟(jì)南中心)副主任潘景山說到。

作為全球第一臺(tái)運(yùn)行速度超過十億億次/秒的超級(jí)計(jì)算機(jī)，“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)計(jì)算能力“運(yùn)算1分鐘相當(dāng)于200多萬臺(tái)普通電腦的運(yùn)算能力，也相當(dāng)于72億地球人同時(shí)用計(jì)算器不間斷計(jì)算32年。”但在潘景山看來，E級(jí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度可達(dá)“神威·太湖之光”的8倍多——每秒運(yùn)算將達(dá)到百億億次。

能耗和應(yīng)用仍是攻關(guān)兩大難題

從“天河二號(hào)”首次登頂世界最快超級(jí)計(jì)算機(jī)寶座開始，中國超算已經(jīng)斬獲全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單的“九連冠”。

“大到現(xiàn)代武器系統(tǒng)研制試驗(yàn)，小到好萊塢特效制作都離不開超算，超算已成為理論和實(shí)驗(yàn)之外的第三種科學(xué)研究手段，它體現(xiàn)著一個(gè)國家的科技綜合實(shí)力。”中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)高性能計(jì)算專委會(huì)秘書長、國家超算濟(jì)南中心主任張?jiān)迫蚩萍既請(qǐng)?bào)記者表示，我國超算雖然起步晚，從局部突破到綜合技術(shù)領(lǐng)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(dòng)三個(gè)“E級(jí)計(jì)算機(jī)原型系統(tǒng)”項(xiàng)目，國家“高性能計(jì)算”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃總體組專家介紹，研制E級(jí)機(jī)引入“神威”(國家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心)、“天河”(國防科技大學(xué))、“曙光”(曙光公司)三支超強(qiáng)團(tuán)隊(duì)相互競爭，通過賽馬機(jī)制打造我國自主的E級(jí)計(jì)算機(jī)“利劍”。

這三個(gè)項(xiàng)目組在超級(jí)計(jì)算機(jī)研制方面都擁有深厚的技術(shù)基礎(chǔ)和豐富的研制經(jīng)驗(yàn)，各家研制單位在存量基礎(chǔ)上必須有顛覆性增量創(chuàng)新才能再前進(jìn)一步。

實(shí)現(xiàn)顛覆性增量創(chuàng)新向來不容易，潘景山認(rèn)為，攻關(guān)E級(jí)機(jī)大家需克服兩大難題：“如果用現(xiàn)有技術(shù)研制E級(jí)計(jì)算機(jī)，能耗將達(dá)到每小時(shí)60兆瓦左右，這幾乎相當(dāng)于一個(gè)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(yīng)用是‘十車道高速路上跑著很少的車輛’，說法夸張，但如何擴(kuò)大應(yīng)用確實(shí)是挑戰(zhàn)。”

“九連冠”后需冷靜，美國或?qū)⒂|底反彈

針對(duì)“中國超算”應(yīng)用能力不足的短板，以全國產(chǎn)為特色的神威E級(jí)原型機(jī)已經(jīng)有了不少動(dòng)作。

2016年國家超算濟(jì)南中心與國家海洋局第一海洋所獲批了E級(jí)應(yīng)用軟件項(xiàng)目“海洋環(huán)境高性能數(shù)值模擬應(yīng)用軟件研制”。后續(xù)雙方和青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室一起深度合作，聚焦為山東在國內(nèi)領(lǐng)先的海洋領(lǐng)域科研團(tuán)隊(duì)和業(yè)務(wù)部門提供大規(guī)?？蓴U(kuò)展的并行計(jì)算服務(wù)、大數(shù)據(jù)服務(wù)和智能計(jì)算服務(wù)，共同研制超大規(guī)模可擴(kuò)展高效率的海洋數(shù)值模式軟件和海洋應(yīng)用軟件系統(tǒng)，為透明海洋、深海極地、藍(lán)色生命等大科學(xué)計(jì)劃和國家海洋戰(zhàn)略提供高效服務(wù)。

發(fā)力E級(jí)應(yīng)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(chǔ)并行環(huán)境、基礎(chǔ)算法、高性能數(shù)學(xué)庫、操作系統(tǒng)等高性能計(jì)算基礎(chǔ)與應(yīng)用軟件的發(fā)展落后于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展已是不爭事實(shí)。

潘景山舉例道：超算在解決一些問題時(shí)通常會(huì)用到模型、算法、數(shù)學(xué)庫，但現(xiàn)在常用的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)庫大部分還是國外的。他認(rèn)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(shí)現(xiàn)了局部突破，全面超越還需要時(shí)間。

本次全球TOP500榜單，美國罕見被擠出前三名。張?jiān)迫J(rèn)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(yùn)算速度可以達(dá)到180P(P為超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)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(huì)出現(xiàn)幾連冠的情況。

“如果中國按計(jì)劃造出E級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)后，我們將再拿冠軍。”潘景山說。