（文/周舟）美國能源部5月7日宣佈，將撥款6億美元建造第二臺百億億次超級計算機——“前沿”，2021年交付時它有望成為世界上最強大的超算。一個多月之前的3月18日，美國宣佈撥款5億美元建造首臺百億億次超級計算機“極光”。
百億億次超算，又稱E級超算，被公認為“超級計算機界的下一頂皇冠”。短時間內先後推出兩個E級超算建造項目，而且據悉第三臺E級超算也在規劃之中，這無疑凸顯了美國對保持超算全球領先的高度重視。
美在超算領域雄心勃勃
按計劃，“前沿”將建在美能源部下屬橡樹嶺國家實驗室，浮點運算速度可達每秒150億億次。目前世界上最強大的超算是美國的“頂點”，其浮點運算速度為每秒14.35億億次，不到“前沿”的十分之一。
承建“前沿”的美國克雷公司首席執行官彼得·溫加羅說，“前沿”的計算能力可達現今全球前160名超算的總和。他說：“如果這個星球上每個人每秒計算一次，他們要6年才能做完‘前沿’1秒鐘完成的工作。”
從技術構架看，“前沿”與“極光”都採用克雷公司的超算系統“沙斯塔”，區別是二者分別採用了美國超威半導體公司和英特爾公司的中央處理器，這也反映出美國政府支持兩大芯片巨頭在超算領域展開競爭。
美國在超算領域的雄心還遠不止於此。據美能源部下屬勞倫斯利弗莫爾國家實驗室透露，能源部還申請了在該實驗室部署美國第三臺E級超算“酋長巖”，也計劃撥款6億美元，有望在2023年前交付。
以中美為代表的全球超算領域正處於你追我趕之中。2018年6月發佈的全球超算500強榜單上，美國“頂點”超過曾4次蟬聯冠軍的中國“神威·太湖之光”，使美國超級計算機多年後重回榜首。
超算競爭關鍵在於應用
目前，中美日歐都有自己的E級超算研製項目或計劃。因此專家預計，未來全球超算500強榜單的榜首位置可能將出現多國交替佔據的態勢。
美國近期雖然已宣佈建造兩臺E級超算，但從長期來看這也未必能確保美國的計算能力持續保持全球領先。從2018年底發佈的最新一期全球超算500強榜單來看，雖然美國的“頂點”和“山脊”超算已超越中國的“神威·太湖之光”和“天河二號”，但中國上榜的超算總數已升至227臺，美國安裝的超算則降至109臺。
另外，中國也在部署E級超算領域的“雙響炮”甚至“三連發”。中國自主研發的“天河三號”原型機2018年7月以來已開放應用，“天河三號”預計2020年研製成功。神威E級原型機和曙光E級原型機系統也已完成交付。
研發E級超算，目的並非單純比拼運算速度，關鍵還在於應用，以解決國家面臨的挑戰性問題。例如，“天河三號”原型機目前已為多個合作單位完成了大規模並行應用測試，涉及大飛機、航天器、新型反應堆、電磁仿真等領域數十款大型應用軟件。
美國宣佈建造的兩臺E級超算，最大的特點是能夠更好地支持人工智能計算。超級計算機和人工智能結合正成為下一代高性能計算的重要方向。
美國能源部和美國退伍軍人事務部2017年合作推出一項針對退伍軍人的精準醫療項目，旨在利用下一代人工智能和超算技術來提升退伍軍人健康狀況。美能源部下屬的一個研究團隊正使用“頂點”超級計算機，依靠仿真數據來訓練人工智能神經網絡以預警極端氣候事件。
美國能源部長裡克·佩裡說，E級超算“前沿”創紀錄的計算性能將確保美國有能力在科學上引領世界，它將加速人工智能領域的創新，讓美國研究者擁有世界級的數據和計算資源，“讓下一批偉大的發明出現在美國”。
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