中國超級(jí)計(jì)算機(jī)超過美國

●本報(bào)駐德國特約記者　青木 ●本報(bào)記者 劉揚(yáng) ●任重

“超級(jí)計(jì)算機(jī)：中國超過美國！”第47次全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單20日在德國法蘭克福會(huì)議期間正式發(fā)布：中國的“神威·太湖之光”取代“天河二號(hào)”登上榜首。令人最振奮的是，與使用英特爾芯片的“天河二號(hào)”相比，“神威·太湖之光”使用的是中國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的芯片，由中國自主開發(fā)，而且速度更快、更節(jié)能！據(jù)悉，“神威”一分鐘計(jì)算能力，相當(dāng)70億人用計(jì)算器不間斷算32年！不僅如此，“兵馬俑軍團(tuán)還以數(shù)量和整體性占優(yōu)”，此次中國躋身500強(qiáng)的超算總數(shù)量也達(dá)到史無前例的167臺(tái)，首次超過美國列第一。外媒紛紛發(fā)出感慨：“這是‘中國制造’成功轉(zhuǎn)型的一個(gè)象征”“中國的高技術(shù)戰(zhàn)略正在結(jié)出果實(shí)”“中國已在這場(chǎng)比賽中大幅領(lǐng)先”……中國超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域權(quán)威專家張?jiān)迫?0日對(duì)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者說，核心處理器的自主化此前一直是中國超算的一大弱項(xiàng)，但美國的芯片禁運(yùn)恰恰“倒逼”中國研制出完全國產(chǎn)的處理器。

“TOP500”中國雙第一

“中國‘神威·太湖之光’成為超級(jí)計(jì)算機(jī)的領(lǐng)導(dǎo)者。”德新社20日發(fā)自法蘭克福的報(bào)道稱，國際超級(jí)計(jì)算機(jī)“TOP500”組織當(dāng)天發(fā)布的榜單顯示，中國繼續(xù)在500強(qiáng)榜單上領(lǐng)跑，而且排名比去年更好。排在榜首的是由中國國家超級(jí)計(jì)算無錫中心研制的“神威·太湖之光”，浮點(diǎn)運(yùn)算速度為每秒9.3億億次，據(jù)《華爾街日?qǐng)?bào)》報(bào)道，“神威·太湖之光”的運(yùn)算速度為此前3年處在該榜單首位的“天河二號(hào)”的兩倍以上，大約是目前排名第三的美國領(lǐng)先超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的5倍。“神威·太湖之光”使用的是中國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的芯片。“TOP500”組織在一份聲明中寫道：“中國在國際TOP500組織第47期榜單上保持第一名的位置，憑借的是一個(gè)完全基于中國設(shè)計(jì)、制造處理器而打造的新系統(tǒng)。”

排名第二的就是來自中國廣州的“天河二號(hào)”，浮點(diǎn)運(yùn)算速度為每秒3.386億億次。這次500強(qiáng)榜單還有一個(gè)重大變化是，美國入圍的超級(jí)計(jì)算機(jī)總數(shù)量首次被中國超越。中國現(xiàn)在入榜的超級(jí)計(jì)算機(jī)數(shù)量達(dá)到167臺(tái)，美國則是165臺(tái)。

全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單由國際“TOP500”組織每半年公布一次，在德國和美國輪流舉行?？赡芎芏嗳硕枷氩坏?，一年前，中國在“TOP500”榜上的超級(jí)計(jì)算機(jī)還僅有37臺(tái)。2015年11月，中國上榜的計(jì)算機(jī)猛增到109臺(tái)，超過歐洲與日本，排名第二。又過了僅僅半年時(shí)間，中國入榜的超級(jí)計(jì)算機(jī)數(shù)量達(dá)到167臺(tái)，世界第一。

這次榜單前十名除了“神威·太湖之光”與“天河二號(hào)”外，第3到第10名依次為，美國的“泰坦”與“紅杉”、日本的“京”、美國的“米拉”和“三一”、瑞士的“代恩特峰”、德國的“花尾榛雞”和沙特阿拉伯的“沙欣II”。

“超級(jí)計(jì)算機(jī)：中國超過美國！”德國IT專業(yè)雜志《Heise》網(wǎng)絡(luò)版20日以此為題作了報(bào)道，并刊登了一張中國秦朝兵馬俑的照片，“全球超級(jí)計(jì)算機(jī)大會(huì)伴隨著一聲巨響啟動(dòng)：中國現(xiàn)在在全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單上不僅占據(jù)著最快超級(jí)計(jì)算機(jī)的前兩名，兵馬俑軍團(tuán)還以數(shù)量和整體性占優(yōu)。”

美國禁運(yùn)倒逼中國自主化

正在德國出席TOP500頒獎(jiǎng)活動(dòng)的中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)高性能計(jì)算專委會(huì)秘書長(zhǎng)張?jiān)迫?0日對(duì)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者表示，“神威·太湖之光”是國內(nèi)第一臺(tái)全部采用國產(chǎn)處理器構(gòu)建的世界第一的超級(jí)計(jì)算機(jī)。它是根據(jù)國家科技部863計(jì)劃研制的，研制周期用了接近3年，但之前的預(yù)研時(shí)間無法估算。“其實(shí)，我們?cè)谌ツ甑拙椭?lsquo;神威·太湖之光’具有拿世界冠軍的能力，但當(dāng)時(shí)出于保密考慮一直沒有對(duì)外發(fā)布。”

對(duì)于中國超算的國產(chǎn)化情況，張?jiān)迫榻B說，按照評(píng)估，“天河”系列的國產(chǎn)化程度是70%左右，濟(jì)南超算中心的“神威藍(lán)光”超級(jí)計(jì)算機(jī)能達(dá)到85%以上，“神威·太湖之光”的處理器則是全國產(chǎn)的。

“中國已在這場(chǎng)比賽中大幅領(lǐng)先”，美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室副主任西蒙稱，超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的每一部件均在中國本土制造意義重大。該實(shí)驗(yàn)室是超級(jí)計(jì)算機(jī)的主要用戶，協(xié)助編制全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)名單。“TOP500”網(wǎng)站評(píng)論說，“神威·太湖之光”的性能結(jié)束了“中國智能依靠西方技術(shù)才能在超算領(lǐng)域拔得頭籌”的時(shí)代。

“憑借一套搭載本土自主研發(fā)處理器芯片的世界一流超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，中國鞏固了在這一計(jì)算機(jī)最高領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位。”《華爾街日?qǐng)?bào)》20日稱，“神威·太湖之光”是中國首臺(tái)未使用美國芯片技術(shù)且運(yùn)行速度排名世界第一的計(jì)算機(jī)。“此前位列第一的‘天河二號(hào)’使用了英特爾公司研發(fā)的芯片，去年出臺(tái)的一項(xiàng)美國出口禁令使該系統(tǒng)未能獲得升級(jí)所需芯片。”

正如《華爾街日?qǐng)?bào)》所說，我國863計(jì)劃持續(xù)支持超級(jí)計(jì)算系統(tǒng)的研發(fā)，但在處理器設(shè)計(jì)制造方面，相當(dāng)一段時(shí)間都不能擺脫受制于人的局面。2015年4月，美國商務(wù)部發(fā)布公告，決定禁止向中國4家國家超級(jí)計(jì)算機(jī)機(jī)構(gòu)出售“至強(qiáng)”(XE?ON)芯片。當(dāng)時(shí)張?jiān)迫诮邮堋董h(huán)球時(shí)報(bào)》專訪時(shí)表示，禁售短期內(nèi)可能造成“天河二號(hào)”升級(jí)計(jì)劃拖延，但長(zhǎng)期來看“是倒逼中國推進(jìn)超算國產(chǎn)化戰(zhàn)略的重要機(jī)遇”。

專家的話可謂一語中的。時(shí)隔一年，張?jiān)迫?0日再次接受《環(huán)球時(shí)報(bào)》采訪時(shí)，他對(duì)國產(chǎn)處理器發(fā)展得這么快、并且奪得世界冠軍充滿感慨。他表示，美國的芯片禁運(yùn)反而縮短了中國的研制周期，使我們搞出了完全自主的高性能處理器和完全自主可控的超級(jí)計(jì)算機(jī)，“西方的芯片禁運(yùn)對(duì)中國可謂利大于弊”。

“現(xiàn)在美國必須反擊”

20日公布的超算最新榜單看來使美國感到了挑戰(zhàn)。榜單主要編撰人、美國田納西大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)家唐加拉對(duì)《華爾街日?qǐng)?bào)》表示，擁有“神威·太湖之光”速度級(jí)別的美國系統(tǒng)“要到2018年才能運(yùn)行”。唐加拉表示，“神威·太湖之光”系統(tǒng)由近4.1萬個(gè)芯片組成，每個(gè)芯片上有260個(gè)被稱為處理器核心的小型計(jì)算引擎，設(shè)計(jì)人員可以借此將1065萬個(gè)處理器核心裝入40個(gè)機(jī)柜。相比之下，美國指令周期最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)上只有約56萬個(gè)處理器核心。“神威·太湖之光”不僅功能強(qiáng)大，而且非常節(jié)能。唐加拉還說，在2001年，中國還沒有任何一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)上榜，到今日中國已超過美國，沒有其他國家有這樣快的增長(zhǎng)速度，中國超級(jí)計(jì)算機(jī)數(shù)量不斷增加，已成為趨勢(shì)。

美國彭博新聞社20日稱，中國的這項(xiàng)成績(jī)是對(duì)美國全球技術(shù)主導(dǎo)的“威脅”，這是其努力打破對(duì)進(jìn)口技術(shù)依賴的一項(xiàng)突破，這臺(tái)新機(jī)器意味著世界人口最多的國家“以后也會(huì)減少對(duì)美國國防技術(shù)和安全技術(shù)設(shè)施的依賴”。

“美國人從來沒有這么糟糕過，現(xiàn)在美國必須反擊。”德國《Heise》雜志網(wǎng)絡(luò)版20日說。“超級(jí)計(jì)算機(jī)也是美中軍備競(jìng)賽一部分”，“德國之聲”去年8月曾報(bào)道說，奧巴馬總統(tǒng)打算讓美國建造一臺(tái)更快的超級(jí)計(jì)算機(jī)，其運(yùn)算速度將比“天河二號(hào)”快30倍，從而幫助保持美國在科研領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。而曾擔(dān)任奧巴馬總統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全顧問的劉易斯表示，超級(jí)計(jì)算機(jī)能夠協(xié)助開發(fā)更好的武器、破譯密碼，因此也是“美中兩國間不斷升級(jí)的軍備競(jìng)賽的一部分”。

美國“前沿”網(wǎng)站20日評(píng)論說，中國超級(jí)計(jì)算機(jī)成為世界最快機(jī)器，“凸顯了美國在這一被視為對(duì)科學(xué)和國防至關(guān)重要的技術(shù)領(lǐng)域的主導(dǎo)地位正在下降”。

“中國超級(jí)計(jì)算機(jī)大躍進(jìn)”，德國新聞電視臺(tái)20日表示，中國從默默無聞的入榜者，一躍成為世界超級(jí)計(jì)算機(jī)“無可爭(zhēng)議的領(lǐng)先者”，用了不到10年時(shí)間。超級(jí)計(jì)算機(jī)一直是世界超級(jí)大國美國的一個(gè)高技術(shù)標(biāo)簽?，F(xiàn)在，美國在這一領(lǐng)域整體性落后于中國。未來，美國勢(shì)必希望重新奪回這一位置。

對(duì)此，張?jiān)迫硎?，現(xiàn)在中國在芯片設(shè)計(jì)及體系架構(gòu)方面并不比美國差，甚至有些地方還有些超前，但整個(gè)軟件的生態(tài)系統(tǒng)比較薄弱，需要用很長(zhǎng)的時(shí)間將軟件的指令系統(tǒng)和應(yīng)用環(huán)境建立起來，之后還要建立自己的用戶群，而這些都是非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力的過程，也是決定一種處理器成敗的關(guān)鍵。

中國首次入圍“戈登貝爾”獎(jiǎng)

“超級(jí)計(jì)算機(jī)‘中國制造’”，德國財(cái)經(jīng)網(wǎng)20日稱，中國在全球超算500強(qiáng)榜單上首次整體性領(lǐng)先，是“中國制造”成功轉(zhuǎn)型的一個(gè)象征。167臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)入榜背后是中國強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)技術(shù)集團(tuán)軍。除了國家的研究中心，還有聯(lián)想、浪潮、中科曙光、華為等企業(yè)力量。中國的高技術(shù)戰(zhàn)略正在結(jié)出碩果。

超算發(fā)展是速度之爭(zhēng)，更是應(yīng)用之爭(zhēng)。《華爾街日?qǐng)?bào)》20日說，長(zhǎng)期以來，超級(jí)計(jì)算機(jī)一直被各國政府用來破解密碼或發(fā)展核武器，也被用于民用領(lǐng)域，例如天氣預(yù)報(bào)、石油勘探以及設(shè)計(jì)汽車和藥物等產(chǎn)品。張?jiān)迫?0日對(duì)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者介紹，超級(jí)計(jì)算機(jī)主要用來解決普通計(jì)算機(jī)不能解決的問題，它可以將運(yùn)算時(shí)間大幅縮短、求解的問題規(guī)模更大、求解的精細(xì)度更高。比如精準(zhǔn)的天氣預(yù)報(bào)，如果沒有超級(jí)計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大運(yùn)算能力，這是完全無法實(shí)現(xiàn)的，此外超算還在制藥、飛機(jī)設(shè)計(jì)、材料領(lǐng)域的各種研究，基因排序、精準(zhǔn)醫(yī)療等很多與生活息息相關(guān)的領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用。

有報(bào)道稱，國家超級(jí)計(jì)算無錫中心已經(jīng)承接了國內(nèi)30多個(gè)重大應(yīng)用項(xiàng)目。其中，清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)研究中心在“神威·太湖之光”計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上首次實(shí)現(xiàn)了百萬核規(guī)模、高分辨率的地球系統(tǒng)數(shù)值模擬。清華大學(xué)研究人員薛巍對(duì)媒體說，“有了這套計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，我們可以在30天內(nèi)完成未來100年的地球氣候模擬，這在之前是不可想象的。”

據(jù)了解，被稱作超算應(yīng)用領(lǐng)域諾貝爾獎(jiǎng)的“戈登貝爾”獎(jiǎng)，從1987年設(shè)立以來，中國團(tuán)隊(duì)從未入圍過。今年，基于“神威·太湖之光”系統(tǒng)的3項(xiàng)全機(jī)應(yīng)用已經(jīng)入圍，占全部入圍數(shù)量一半。這三項(xiàng)應(yīng)用分別為中科院軟件所與清華大學(xué)、北師大合作的“全球大氣非靜力云分辨模擬”；國家海洋局海洋一所與清華大學(xué)合作的“高分辨率海浪數(shù)值模擬”；中科院網(wǎng)絡(luò)中心的“鈦合金微結(jié)構(gòu)演化相場(chǎng)模擬”?！?/p>