無論誰做到超級計算機世界第一，靠的都絕不是單純對處理器的堆積，而是架構上的過人之處。
在最新一期全球超算500強榜單公佈前夕，美國提前宣佈造出一臺名為“頂點”（Summit）的超級計算機，稱其運算能力為目前“世界最強大”。
針對美國對中國超級計算機的“叫板”，有中國學者指出，科學領域的良性競爭對全人類來說是件好事。無論誰做到世界第一，靠的都絕不是對處理器的單純堆積，而是超算架構上的過人之處。
按照美國能源部橡樹嶺國家實驗室6月8日宣佈的消息，“頂點”超算的浮點運算速度峰值可達每秒20億億次。去年11月公佈的全球超算500強榜單中，名列第一的中國“神威·太湖之光”浮點運算速度峰值為每秒12.5億億次。這相當於美國最新的超算比中國快了60%。
“過去五年，中國都擁有世界上最快的計算機，但美國現在重新收回了榜首的位置，”美國《紐約時報》在一則報道中寫到，“一個每秒計算一次的人，需要活過63億年才能做到這臺機器一秒鐘所做的事。”
全球超算500強榜單每半年公佈一次，美國一度長期佔據榜單之首。2010年，中國“天河一號”首次拿下冠軍，在那之後，中國的“天河二號”和 “神威·太湖之光”又相繼崛起。
在6月最新一期榜單公佈前，“神威·太湖之光”和“天河二號”已連續四次分列冠亞軍。而在去年底的排名中，從各國所佔份額來看，中國也以202套大幅領先美國的143套。
到目前為止，中國已連續10次佔據全球超算排行榜榜首，而美國此前已連續兩次沒有進入前三。一年前，美國“泰坦”（Titan）被瑞士“代恩特峰”（Piz Daint）趕超而落到第四，半年前又被日本“曉光”（Gyoukou）超過，屈居第五。
不過，在去年年底“神威·太湖之光”奪冠時就有業界人士指出，美國能源部正支持建造“頂點”超級計算機，預計可在2018年奪回冠軍。新華社在一則報道中說，美國搶在這期榜單公佈前宣佈成功研製“頂點”，可見其重回超算之巔的急迫心情。
據橡樹嶺國家實驗室介紹，超算“頂點”使用了4608個計算服務器，每個計算服務器中又含有兩個國際商用機器公司（IBM）的22核Power9處理器和六個英偉達公司的Tesla V100圖形處理單元加速器。
該實驗室說，它們不僅使“頂點”的浮點運算速度峰值可達每秒20億億次，還能讓“頂點”在執行某些科學運算時，“混合精度”運算速度達到每秒330億億次。
該實驗室專家傑夫·尼克爾斯說，“頂點”比過去超級計算機的計算能力和存儲能力更強，擁有龐大和高質量的文件系統以及快速的數據通道，這讓研究人員在使用它時可以更快得到更精確的結果。
至於美國計劃如何把“頂點”超算帶入應用領域，美國能源部長裡克·佩裡說，“頂點”超算將給能源研究、科學發現、經濟競爭力和國家安全帶來深遠影響。美能源部今年將啟動遴選科學項目，申請使用“頂點”超算的科學項目已開始排隊。
天文學家則計劃用“頂點”模擬超新星爆發。材料學研究人員計劃用它幫助尋找超導體等新材料。在人工智能與醫療的交叉領域，“頂點”將被用於癌症研究，幫助醫生找出癌症發病過程中基因、生物標記物和環境等因素間的關係；還可用它分析蛋白質和細胞的功能，幫助防治阿爾茨海默病和心臟病等疾病。
橡樹嶺國家實驗室計算生物學家丹·雅各布森說，“頂點”超算有望憑藉強大的計算能力，打開此前人們難以想象的科研空間。
不過，當美國申請使用“頂點”超算的科學項目“已開始排隊”的時候，在中國，基於國產“申威SW26010”處理器的“神威·太湖之光”千萬核心全機應用已有20多個，並完成了天氣氣候、航空航天、先進製造、生物醫藥、新材料、新能源等20多個應用領域、200多項百萬核心大型問題的求解任務。
“中國速度”被美國超越應該只是暫時的。由國家超級計算天津中心研製的新一代百億億次超級計算機“天河三號”試驗平臺將在今年下半年啟用。有媒體報道說，其計算能力比現在最快的超算運算能力還要強，是“天河一號”的200倍，存儲規模提高100倍。
百億億次超級計算機也稱“E級超算”，被全世界公認為“超級計算機界的下一頂皇冠”。天津超算中心應用研發部副部長夏梓峻表示，“天河三號”原型機採用全自主創新，自主飛騰處理器，自主天河高速互聯通信，自主麒麟操作系統，其綜合運算能力與“天河一號”相當。
國內現在同時啟動了三大百億億次超算研發，分別是國防科大/天津超算中心的“天河三號”、中科曙光的“E級超算”以及江南所/濟南超算中心的“神威E級”。以上三套百億億次超算中，有一條要求是共同的，那就是核心處理器必須為國產。
中國科學技術大學副研究員、科技與戰略風雲學會會長袁嵐峰對界面新聞表示，目前真正的問題在於，許多人誤以為超算就是堆處理器，以為中國都是買的別人的處理器，所以指標再高也一錢不值，“這是個巨大的誤解”，他說，“‘神威·太湖之光’用的就是中國的芯片”。
“有人會覺得超級計算機沒什麼技術含量，覺得你只要多堆一些芯片，它的性能就上去了，”但超級計算機並不是芯片越多計算能力越強。這位科學科普博主在一期視頻節目中解釋說，“否則美國為什麼不排第一？以前大部分的芯片不都是美國產的嗎。”
他對界面新聞介紹說，當處理器很多的時候，瓶頸會變成通信而不是單個處理器的計算能力，所以處理器太多，計算能力反而會下降。計算能力對處理器數量的曲線開始是增函數，然後越來越平緩，到某個極大值後會變成減函數。
“所以無論用什麼芯片，中國的超算做到世界第一，都是非常有技術含量的，說明在架構上有過人之處，”他表示，這說明中國在這方面是真正取得了基礎科研的突破，才能達到這個水平，“美國這次重回第一也是同樣的道理，肯定是架構進步了，而不是單純地多堆處理器。”
“事實上，只有架構進步了，才能使計算能力峰值對應的處理器數目增加，所以‘能容納更多的處理器’就是架構進步的表現，這是個結果，而不是原因。”他說。
目前，全球多個國家正競相研發E級超算。中國計劃於2020年推出首臺E級超算；美國能源部則啟動了“百億億次計算項目”，希望於2021年至少交付一臺E級超算，其中一臺名為“極光”（Aurora）；此外，歐盟預計於2022-2023年交付首臺E級超算；日本發展E級超算的“旗艦2020計劃”由日本理化所主導，完成時間也定在2020年。
根據“百億億次計算項目”文件，美國政府與AMD、克雷、惠普、IBM、英特爾、英偉達等芯片業巨頭在下一代超算技術領域的研發總投入至少有4.3億美元。用裡克·佩裡的話說，這些資金就是劍指“下階段研發百億億次系統的全球競賽”。
“這是良性競爭，很好的事，”袁嵐峰表示，“大家你追我趕，共同把人類的知識前沿推向前進。過一段時間中國或者其他國家又會上一個臺階。”
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