自 2013 年以來，中國就始終佔據著世界超級計算機排名第一的位置。而這一次，美國再次逆襲，重回巔峰。
近日，美國能源部 ( US Department of Energy) 田納西州橡樹嶺國家實驗室 (Oak Ridge National Lab) 的工程師推出了一臺名為“ Summit ”的超級計算機，其計算能力已經超過了目前排名第一的中國神威·太湖之光超級計算機。
根據官方介紹，Summit 的峰值計算能力可以達到每秒 20 億億次，比神威·太湖之光要快 60%，同時也是美國此前的明星超級計算機“Titan”計算能力的 8 倍。
我們做一個類比，如果一個人一秒計算一次的話，就必須要花 63 億年才能達到 Summit 一秒的計算量。假設一個 10 萬人的體育場，每個人都手握一臺筆記本電腦同時計算，那麼也至少需要 20 個這樣的體育場同時“運轉”才能達到 Summit 的計算能力。
在超級計算機領域，美國的世界霸主地位曾經被動搖。一直以來，美國能源部所使用的超級計算機長期佔據著世界第一的位置。但是在這次成果出來之前的幾年裡，中國已經成功實現追趕超越美國。我國的神威·太湖之光 93 PFLOP 的極限性能（1 PFLOP 等於每秒一千萬億次的浮點運算），相當於美國能源部下屬橡樹嶺國家實驗室開發的 Titan（18 PFLOP）超級計算機的 5 倍。
根據全球超算大會（ISC）2017 年“超級計算機 500 強”榜單，中國超算“神威·太湖之光”與“天河二號”連續第三次奪得榜單前兩位，瑞士的“Piz Daint”排名第三，美國的超算 Titan 則名列第四。這也是 20 年來美國首次跌出該榜單的前三名。
美國能源部的“Titan ”超級計算機
當然，Summit 的出現除了再次喚起美國人的自豪感之外，其也有實際的應用場景。比如從新飛機的設計到新材料的製造、從軍方核武器的設計到最基礎的科學研究，可以說，無論是從科學研究還是軍事能力的角度出發，Summit 都對美國繼續保持全球超級大國的地位起到非常重要的作用。
橡樹嶺的研究小組說，Summit 是第一臺既支持傳統計算也支持運行人工智能應用程序的超級計算機，比如機器學習和神經網絡等運行都可以在其上實現。Summit 基於 IBM 在 2017 年 12 月於北京所發表的最新一代 Power PC 9216 架構，與多達 27648 個 NVIDIA GPU 組合而成，目的在於解決目前機器學習與神經網絡等 AI 應用的性能瓶頸，而英特爾在此次的超算架構中缺席，代表 IBM 重回超算核心架構的決心有了相當的成效。
IBM 的專家 Bob Picciano 認為，這讓 Summit 能夠在運行一些程序時比 Titan 快 10 倍，而使用的電力只增加了 50％。測試 Summit 時使用的 AI 程序包括海量的報告和醫療圖像，用來嘗試發現基因與癌症的關係，以及用來發現那些可能導致阿片成癮或其他病痛的遺傳特徵。
像 Summit 這樣更強大的超級計算機也可以用於推進氣候建模。斯坦福大學卡內基科學研究所的 Patrick Brown 指出，氣候建模最大的挑戰之一是模擬雲的行為，這對我們預測變暖量非常重要。Brown 說，如果有更強的計算能力，用更加詳細的方式、模擬更長的時間範圍內雲中發生的事情會更容易。這可以幫助理清不同氣候模型結果之間的關係。
超級計算機含有芯片的節點
Summit 有望在超算算力排名中拔得頭籌，預計未來它的性能將達到每秒百億億次。全球超級計算機的競賽已經開始，美國和中國領先。美國正在研究開發幾臺這樣的機器，每臺機器的成本可能在 4 億美元至 6 億美元之間，並且得到了英偉達、IBM 以及英特爾等公司的合作幫助。美國的目標是在 2021 年和 2023 年之間完成使至少一臺“百億億級”計算機。
橡樹嶺實驗室的 Jack Wells 表示，Summit 佔據了兩個網球場大小的區域，每分鐘有 4000 加侖的水流過，帶走 約13 兆瓦熱量。Summit 先進的內存管理和全新的高帶寬連接在處理超級計算機產生的海量數據時必不可少。橡樹嶺國家實驗室的科學家表示，他們已經利用 Summit 來進行高效的超大規模比較基因組計算。
Summit 代表美國要在超算領域重回榜首的決心，畢竟超算是許多包含物理、化學、能源，甚至武器在內等多數基礎科學發展的基礎，若算力不足，那麼就很難推動相關科技的持續領先地位。尤其對美國而言，雖然其超算平臺發展歷史悠久，並在多數科學與應用領域帶來領先全球的結果，但近年來中國積極發展超算技術，在神威太湖之光與天河二號等分別針對國防與民用的超算架構帶領下，連續數年奪得榜單前兩位，對美國是個非常大的預警信號，代表美國在基礎科學的發展上已經有落後中國的跡象。
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