• 中国新超算冠军终结“天河二号” 用国产芯片在美国禁售下突围

    时事 > | Time Weekly - 2016-06-28 02:53:54
  • [摘要] 在全球超级计算机500强名单中,中国的“天河二号”以“六连冠”成就了一个传奇。这一纪录,在2016年6月被终结,而终结者,是同样来自中国的“神威·太湖之光”。

    时代周报记者 付聪 发自广州

    在全球超级计算机(以下简称“超算”)500强名单中,中国的“天河二号”以“六连冠”成就了一个传奇。这一纪录,在2016年6月被终结,而终结者,是同样来自中国的“神威·太湖之光”。

    这一次,新超算冠军更首度采用中国自主知识产品芯片,完成中国超算界的一大突破。

    6月20日,在德国法兰克福举行的2016国际超级计算大会(ISC)上,公布了最新一期的全球超级计算机500强榜单,中国自主研制的“神威·太湖之光”超级计算机夺魁,这是继“天河一号A”和“天河二号”之后,中国超级计算机再次登顶。

    超级计算机,在航天航空、气候模拟、生物信息等诸多方面皆有运用,被誉为中国科技发展的“国之重器”。“超级计算机在政治经济的诸多领域都有很重要的战略意义,可以说是除了理论研究与科学实验,计算是人类认识世界的第三种手段。”中国计算机学会高性能计算专业委员会秘书长张云泉对时代周报记者说道。

    就在“神威·太湖之光”夺冠的同一天,国家超级计算无锡中心(以下简称“无锡超算中心”)正式挂牌启动运行,该中心则由清华大学管理运营。中心主任杨广文教授在接受新华网采访时,表示“将围绕江苏与长三角的科技与经济发展需要,发挥清华的学科优势,未来依托这个平台在无锡建设高性能计算机产业园。”

    这无疑指明了“神威·太湖之光”未来的产业化道路,此前曾有专家指出中国的超算产业化程度不高,超算有被“浪费”的嫌疑。

    “现在目前超级计算机的产业化与商业化确实程度不高,这是因为现在绝大部分的领域都使用不到超级计算机。但超级计算机的技术是会向下辐射的,这能给我们其他商业化的领域带来应用与技术的提升。”中科院计算所研究所博士包云岗对时代周报记者说道。

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    美国芯片禁售下突围

    西蠡湖畔的无锡超算中心,“神威·太湖之光”的本尊就放置在这里。在它占地1000平方米的主机房里,两边整齐地排布着40个黑色外壳的运算机仓,机仓的顶部则散发着代表“科技”的蓝光。

    黑蓝色调的主机,性能极其强大。资料显示,“神威·太湖之光”的峰值计算速度达每秒12.54亿亿次,持续计算速度每秒9.3亿亿次,性能功耗比为每瓦60.51亿次,这三项指标均位列世界第一,也使“神威·太湖之光”成功登顶。

    清华大学计算机系高性能计算研究所助理研究员翟季冬透露,“这次参加德国的超算大赛,是由清华计算机系的老师负责”。时代周报记者致电清华大学计算机学院,对方透露,参赛的成员则主要是清华计算机学院的研究生。

    由清华大学管理运营的无锡超算中心,目前担任主任的杨广文教授是清华大学计算机系高性能计算技术研究所所长,副主任付昊桓则是清华大学地球系统科学研究中心副研究员。

    翟季冬是国际超算大赛的常客,2015年,他担任指导老师的清华大学超算团队包揽了三大国际大学生超算竞赛ASC15、ISC15、SC15的冠军。

    “在超算的比赛中,一般是考验你超级计算机的应用优化,那次我们参赛,就是在3000瓦功率的限制下,组委会给定一组应用,然后看每个队伍的优化结果,而超算的比赛的准备工作就是优化程序的性能。”翟季冬介绍。

    对于超算的考核,张云泉评价道:“实际上对超级机算计考核的指标中,由于峰值一般实际中运算中达不到,最看重的是其持续运算速度与功耗。”

    从具体数据上看,“神威·太湖之光”的浮点运算速度为每秒12.5亿亿次,比排名第二的“天河二号”快近两倍,也是全球唯一一台计算速度超过10亿亿次的超算,效率相比“天河二号”也提高了3倍。杨广文在接受新华网采访时打了一个比方—让“神威·太湖之光”开机运行一分钟,就等于全球的人口同时用计算机不间断运行整整32年。正是在这样运算性能的支持下,清华大学地球系统科学研究中心首次实现了百万核规模、高分辨率的地球系统数值模拟。

    这样的持续运算速度的实现,源自其众核芯片申威26010。在那些黑色的机仓中,每个机仓都有1024个巴掌大小的芯片,据介绍,单个这样的芯片,其计算能力就相当于3台2000年全球排名第一的超级计算机。这些芯片的研制单位为无锡江南计算技术研究所。

    更重要的是,这些芯片全部源自国产,具有自主知识产权。此前的“天河二号”的芯片则是由美国产的英特尔芯片。2015年4月,美国宣布对中国禁售高性能处理器,并特别提到了“天河二号”,称与其有关的中国四个技术中心均被列入美国政府的限制名单。

    张云泉告诉时代周报记者,“芯片(处理器)是电脑的心脏,对于超级计算机来说,更加重要。因为超级计算机运行速度快,对别的国家是一种战略威胁。因此美国很有可能随时掐断这种芯片的供应,因此我们国家必须避免这种情况的发生。”

    其他国家没有这样的速度

    算上“神威·太湖之光”,这次中国上榜世界超算500强的超算数量,共计167台,首次超过美国成为世界第一。德国IT专业杂志《Heise》网络版对此作出报道时,直接附上了一张中国兵马俑的照片,将中国的超算称为“兵马俑军团”。

    而在2001年,中国超级计算机还没有任何一台进入到全球超算TOP500强的名单中去。中国超级计算机的业内还流传着一个“玻璃房子”的故事:20世纪80年代,中国石油工业部物探局花费巨资从美国购买了一台超级计算机,结果这台机器被放在了一个中国人不得入内的“玻璃房子”里,以方便美国专家的监控。

    2010年,“天河一号A”横空出世,拿到当年11月世界超算TOP500强的第一名。这也是中国第一次拥有世界上最快的计算机。此后不久,这份榜单每半年一更新,世界上最快的电脑不断易主。

    2011年,“天河一号A”就被日本的超级计算机“京”超越。到了2012年6月,美国超级电脑则重夺世界第一的宝座。不过,仅仅时隔一年,中国凭借“天河二号”再次占据世界第一的宝座,并实现了此后的“六连冠”。

    中国超算不仅占据了世界第一的宝座,其整体的数量也开始猛增。

    2015年5月,中国在全球超算TOP500榜单的仅有37台上榜,半年以后就猛增到109台,超过了欧洲与日本,名列世界第二,国内还成立了国家超级计算中心。如今,又用了半年的时间,就超过美国位列世界第一,国家超算中心的规模也达到6家。排行榜主要编撰人、美国田纳西大学计算机学教授杰克·唐加拉对此评论道:“没有(其他)国家有这样的速度。”

    躺在国家级实验室里

    随着技术的进步,中国超算在航天航空、石油勘探、车船设计、新药研发等诸多国家尖端领域都发挥着越来越重要的作用。据新华社报道,基于“神威·太湖之光”系统的3项全机应用已入围国际高性能计算应用领域最高奖—“戈登贝尔奖”,这是该奖项设立30年以来中国团队首次入围。

    不过,此后有报道与专家指出,中国超算的短板在于产业化和商业化明显不足。资料显示,“天河一号A”斥资6亿元人民币建成,现在的“神威·太湖之光”,项目的总经费已达17.95亿元。但据统计,国内超级计算机研发经费中用于开发应用软件的尚不足10%,这个数据在美国占比达30%以上。2014年4月,“天河二号”试运行曾对外开放,可最终只有120家企业和研究机构选择试用。

    2015年7月,阿里云向外界宣布启动量子计算机的研究计划,其计算速度在未来将超过“天河二号”百亿亿倍。然而,阿里云的公关负责人王子凌对时代周报记者表示:“超级计算机其实我们很难运用到。超级计算机就像是顶级跑车,但我们需要的不是车子跑多快,而是可以提供各种各样的车辆给客户。”

    “中国超级计算机的硬件水平已经是世界领先了,但在超级计算机的应用软件开发,与超算的使用人群上,与其他欧美发达国家相比依旧是有差距的。”张云泉评价道。

    包云岗对此表示,“现在超级计算机的产业化和商业化在全世界都是一个难题,美国超级计算机也只是躺在国家级实验室里。出于战略考虑,虽然超级计算机的前期投入大,但是我们依旧需要发展超算的技术,它可以向产业的下游辐射,可以产生新的技术应用。并且随着技术的发展,其成本也会下降,就可以在类似谷歌、百度等商业公司的数据库中得到一部分应用。”

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