新華社華盛頓11月18日電? 新聞分析：從新一期超算榜單展望全球超算發(fā)展格局
新華社記者周舟
新一期全球超級計算機500強榜單18日在美國丹佛發(fā)布。美國繼續(xù)在運算速度上領(lǐng)跑，中國繼續(xù)擴大上榜數(shù)量優(yōu)勢，在總算力上與美國進(jìn)一步縮小差距。從榜單內(nèi)外可以看出未來全球超算領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。
全球格局穩(wěn)中蘊變
與今年6月在德國法蘭克福發(fā)布的上期榜單相比，全球超算格局變化不大。美國的“頂點”和“山脊”再次拿下榜單冠亞軍，中國的“神威·太湖之光”和“天河二號”仍然分列三四位。中國境內(nèi)超算上榜數(shù)量連續(xù)五次蟬聯(lián)第一，并繼續(xù)擴大優(yōu)勢，從半年前的219臺增加到228臺。從總算力來看，中國超算占比32.3%，與美國差距從半年前的8.5%減小至4.8%。此外，中國企業(yè)聯(lián)想、中科曙光和浪潮依然占據(jù)全球超算制造商前三位。
中美兩國在超算領(lǐng)域你追我趕的態(tài)勢已持續(xù)數(shù)年。中國的“神威·太湖之光”曾多次奪得冠軍，美國“頂點”在2018年6月首次登頂后已連續(xù)四次奪冠，但是比“神威·太湖之光”的運算速度優(yōu)勢并未進(jìn)一步擴大。
全球超算格局雖然近來總體穩(wěn)定，但未來可能因E級超算而變化。E級超算即百億億次超算，被公認(rèn)為“超級計算機界的下一頂皇冠”。從“頂點”的每秒近15億億次浮點運算速度到百億億次，這中間有相當(dāng)大的發(fā)展空間，到E級超算實現(xiàn)時，可能會出現(xiàn)全新的榜單。
美國對此高度重視，在E級超算布局上追求“多重保險”，近期相繼宣布建造“極光”“前沿”和“酋長巖”三臺E級超算，交付時間預(yù)計為2021年至2023年。
中國也在部署E級超算領(lǐng)域的“三連發(fā)”。中國自主研發(fā)的E級超算“天河三號”原型機2018年7月以來已開放應(yīng)用，“天河三號”有望于2020年研制成功。神威E級原型機和曙光E級原型機系統(tǒng)也已完成交付。
中國仍面臨挑戰(zhàn)
從上榜數(shù)量和性能上看，中國已躋身超算大國之列；但是如果把超算“拆”開來看，中國超算發(fā)展還面臨諸多挑戰(zhàn)。
首先，在計算機芯片研制方面美國公司仍占據(jù)絕對優(yōu)勢，排前兩位的“頂點”和“山脊”均使用了國際商用機器（IBM）公司生產(chǎn)的Power9中央處理器。從市場占有率來看，英特爾公司仍是中央處理器領(lǐng)域的“霸主”，本期超算500強榜單中約94%都使用了英特爾“至強”或“至強融核”處理器。
“神威·太湖之光”因使用中國自主研發(fā)的“申威”芯片而備受矚目，但更多中國企業(yè)建造的超算仍使用英特爾芯片，改變這種局面有很長的路要走。
其次，超算軟件開發(fā)能力滯后限制了中國超算系統(tǒng)使用效率和應(yīng)用水平。有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，科學(xué)或工程上大規(guī)模研究使用的系統(tǒng)才能叫超算系統(tǒng)。美國許多超算系統(tǒng)直接部署在大學(xué)或國家實驗室等機構(gòu)。例如，今年6月首次上榜就排進(jìn)前五的美國超算“弗龍?zhí)乩北蛔u為全球最強大超級學(xué)術(shù)計算機，部署在得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校，已被用于模擬中子星撞擊和腦腫瘤研究等領(lǐng)域。
中國提交的一些超算系統(tǒng)曾被認(rèn)為是互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心，應(yīng)用面較狹窄。但是近來這種情況已有所改觀，基于“神威·太湖之光”的兩項應(yīng)用“千萬核可擴展全球大氣動力學(xué)全隱式模擬”“非線性地震模擬”分別于2016年和2017年獲得高性能計算應(yīng)用領(lǐng)域全球最高獎項——戈登貝爾獎，展現(xiàn)了中國在高性能計算應(yīng)用領(lǐng)域的強勁發(fā)展勢頭。
量子計算能否改變賽道
谷歌公司團隊今年10月宣布成功演示“量子霸權(quán)”，稱其開發(fā)的一個量子計算系統(tǒng)花費約200秒完成傳統(tǒng)超算需要1萬年才能完成的計算任務(wù)。這給傳統(tǒng)超算領(lǐng)域帶來不小沖擊，有人擔(dān)心量子計算或?qū)㈤_辟“新戰(zhàn)場”，改變超算競爭賽道。
但I(xiàn)BM公司研究人員質(zhì)疑谷歌宣稱的結(jié)果，他們認(rèn)為傳統(tǒng)超算系統(tǒng)用2.5天就可高保真地完成同樣任務(wù)，還可能更快。IBM團隊認(rèn)為，從實際應(yīng)用角度，量子計算永遠(yuǎn)不會完全取代傳統(tǒng)超算，兩者各有所長，將協(xié)同工作。谷歌團隊也承認(rèn)，全面發(fā)揮量子計算的能力需要設(shè)計出具有容錯能力的邏輯量子比特，還需多方面技術(shù)飛躍。
美國國家科學(xué)、工程和醫(yī)學(xué)學(xué)院去年年底發(fā)布一份報告稱，鑒于量子計算當(dāng)前的狀態(tài)和仍需應(yīng)對的巨大挑戰(zhàn)，10年內(nèi)“極不可能”出現(xiàn)能夠威脅“公鑰加密”的量子計算機，而“公鑰加密”是當(dāng)今計算機安全和網(wǎng)絡(luò)安全的重要基礎(chǔ)。
谷歌首席執(zhí)行官孫達(dá)爾·皮柴此前也表示，從演示“量子霸權(quán)”到量子計算商用至少需要10年。由此可見，在未來相當(dāng)長時間內(nèi)，傳統(tǒng)高性能計算仍將是世界各國激烈競爭的熱門領(lǐng)域。
