奔向每秒百億億次 超算不僅要速度，還要好用

為了保持在超級計算機研發領域的競爭力，歐盟近日宣布，將投入10億歐元用於研制兩套世界級超級計算機系統，並期望最終超越中國、美國和日本。

雖然超級計算機的基本組件與個人電腦沒有太大差異，但作為計算機中功能最強、運算速度最快、存儲容量最大的一類計算機，超級計算機一直被視為“國之重器”，是世界各國競相角逐的科技制高點，也是一個國家科技實力的重要標志。

運算速度與擁有量 雙雙領先

談及超級計算機，可能大家都會覺得離日常生活比較遠，其實不然。“超級計算作為一項具有戰略意義的技術，它的應用已不局限於基礎科學研究，它正在國家安全等領域發揮著重要作用。實際上，我們生活的方方面面都與超級計算機有著密切的聯系。”清華大學教授、國家超級計算無錫中心主任楊廣文告訴科技日報記者。

在石油勘探、高端裝備制造、生物醫藥、動漫設計等領域，超級計算機都有廣闊的應用前景。比如，借助超級計算機的模擬手段，科學家可在較短的時間內從幾十萬甚至幾百萬種化合物中篩選出有效的藥物化合物，這不僅節省了購買真實化合物的大量資金，而且大大縮短了藥物研發的周期。

在最新公布的世界超級計算機TOP500榜單中，我國的“神威·太湖之光”超級計算機以每秒12.5億億次的峰值計算能力以及每秒9.3億億次的持續計算能力，奪得冠軍。它1分鐘的運算能力相當於72億地球人同時用計算器不間斷計算32年。

“目前，我國是唯一一個超級計算機的計算能力超10億億次/秒的國家，其他國家超級計算機的運算速度約在幾億億次/秒，大概兩三億億次這樣的一個水平，今年美國可能會推出運算速度20億億次/秒左右的超級計算機。”清華大學副教授、國家超級計算無錫中心副主任付昊桓對科技日報記者說。

我國不僅在超級計算機的計算性能上做到了國際領先，而且在超級計算機的擁有量上也名列前茅。在新一期世界超級計算機500強名單中，我國佔了202個，美國佔143個。

上千萬人一起干活 協同調度難

此番歐盟要想扭轉頹勢，研制世界最快的超級計算機，還需要掃清不少技術上的“攔路虎”。

比如，我國的“神威·太湖之光”就安裝了40960個中國自主研發的“申威26010”眾核處理器，同時一個處理器裡面有260個核，總共有1000多萬個核。

在楊廣文看來，如何統一調度上千萬個核，並令應用程序能將計算任務有效分配到這些核上，這是超級計算機研發領域關注的焦點問題。“1000多萬個核去解決一個問題，就相當於一個人指揮上千萬人去干活，如果不能科學管理，就很難實現每個人工作效率的最大化。超級計算機也一樣，處理器核心統一調度的技術難度也是多方面的。”楊廣文說。

楊廣文表示，首先是芯片技術，要確定什麼樣的芯片最合適﹔二是芯片的互聯技術，這麼多的芯片，用什麼方法聯起來最高效﹔三是功耗，要盡量降低功耗﹔四是管理技術，這麼多芯片該如何管理，怎樣才能及時發現問題﹔最后硬件完成以后，還得有應用程序，這樣就形成了一個超算的生態，使用中需要不斷完善、不斷更新。所以，要想研制全球最快的超級計算機，需要全方位的技術突破。

付昊桓還表示，雖然近幾年因為經費問題，歐盟有關超級計算機的研發相對滯后，但其實歐盟在超級計算機的研發方面已有相應的技術積累，比如芯片研發、系統制造。

超級計算機的下一步 打贏應用之戰

與此同時，歐盟提出研制最快超級計算機也引發了網友關於未來的超級計算機將會朝著什麼方向發展的討論。

“實際上，現在大家都在探索下一代超級計算機的發展方向，但到目前為止還沒有定論。無論在結構上還是在採用的技術方案上都沒有明確的說法，大家還在不斷研究，各國都在摸索。”楊廣文說。

付昊桓表示，下一代的超級計算機，雖然速度上肯定還會提升，但在應用的層面上會有變化。傳統的高性能計算機更多地用於模擬工作，但最近幾年有關大數據的應用越來越多，未來的超級計算機可能會比較注重計算與大數據的融合。

國際超算界已把超級計算機的下一個速度峰值鎖定為E級即百億億次/秒。國家“863計劃高性能計算機及其核心軟件”重大專項總體組組長、中山大學錢德沛教授曾表示：“從速度上說，百億億次相當於現在最快計算機的10倍﹔在計算密度、通信速率、功率能耗等方面，更是提升了一個數量級。”當前，百億億次計算機已成為世界各國激烈爭奪的“制高點”。同時，楊廣文也表示，在下一代超算的競爭中，中國不僅要打贏速度之戰，更要打贏應用之戰。

長久以來，應用被認為是我國超算發展的主要短板。

但在楊廣文看來，事情已經有了變化。他表示，到目前為止，“神威·太湖之光”已完成應用17項，在天氣氣候、航空航天、海洋科學等重要領域取得了一些應用成果。最近幾年，我國已在超算的應用上取得了長足的進步，也受到了國外相關研究人員的高度關注。（記者陸成寬）