日前，美國能源部田納西州橡樹嶺國家實驗室的工程師推出了一臺名為“頂點”的超級計算機，這款超算的計算能力已經超過了中國的“神威·太湖之光”超級計算機，比神威·太湖之光要快60%，浮點運算速度峰值可達每秒20億億次。美國媒體直言“頂點”是一個里程碑，改變了五年來中國超算佔據第一的局面！
“頂點”超級計算機
“頂點”使用了4608個計算服務器
美國原計劃在去年11月推出“頂點”。但為了確保美國在超算領域重回榜首，橡樹嶺國家實驗室與相關科研合作機構，對其存儲、功耗、算法、容錯、應用支撐等，一直在反覆論證與改進，使“頂點”能夠真正成為世界最高性能超算！
據專家介紹，此次美國“頂點”應該是採用了眾核加速的方案。“頂點”的浮點運算速度峰值可達每秒20億億次，其中使用了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（IBM）公司生產的逾9000個22核Power9中央處理器以及六個英偉達公司生產的近28000塊Tesla V100圖形處理單元加速器，可用於能源和先進材料等領域的研究，還可運行機器學習和深度學習等人工智能算法。
順便說一句，GPU即圖像處理器。GPU和CPU之間區別的一種簡單方式是比較它們如何處理任務。CPU由專為順序串行處理而優化的幾個核心組成，而GPU則擁有一個由數以千計的更小、更高效的核心（專為同時處理多重任務而設計）組成的大規模並行計算架構。這次英偉達提供的GPU為“頂點”提供了95%的計算力！
“頂點”的內部結構
運算速度快到什麼程度？
20億億次浮點運算：這意味著如果地球上每個人做一次一秒的計算，那麼需要花費1年的時間，才能達到“頂點”一秒的計算量。
330億億次混合精度計算：這意味著如果地球上的每個人做一次一秒的計算，那麼需要花費15年時間，才能達到“頂點”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“頂點”的計算能力。
而在早期的測試中，一個基因研究組利用“頂點”超級計算機，花費了1個小時解決了問題，但如果將這個問題放在傳統計算機上運行，可能需要30年時間。
自2013年6月中國超級計算機首次成為全球最強超算之後，美國就不再擁有世界上最強大的超算。全球超算TOP500組織的超級計算機官方最新排名將在本月底更新，而此次“頂點”的出現有望暫時結束這一局面。
“神威·太湖之光”超級計算機
現在“頂點”的運算速度幾乎是“神威·太湖之光”的近兩倍。對此，清華大學教授、國家超級計算無錫中心主任楊廣文指出，“神威·太湖之光”代表了我國2015年的超算研製水平，近幾年我們在應用方面取得一系列重要成果，但每個系統在實際運行過程中都需要優化完善、總結經驗，為新一代系統提供借鑑作用。他表示，“神威·太湖之光”目前的計算和存儲資源都是滿負荷運行，下一步在經費允許的情況下，需要對計算和存儲資源進行擴容。
預計2021年左右將有E級機問世，專家建議我國也應加快E級超算系統研製
美國“頂點”超級計算機的問世也證明了，世界各國對於超算性能的追求都是無止境的。原因在於超算的性能是永遠不夠用的，學科需求、計算的精度和規模是無止境地向前發展，我們現在超算的性能也是無法滿足使用的。往往是超算應用降低精度要求、規模要求來配套現在超算的性能。
“頂點”超級計算機外觀
超算的重要性體現在航天、國防、科研等諸多領域，比如國家計算流體力學實驗室基於“神威·太湖之光”超級計算機，對“天宮一號”飛行器兩艙簡化外形隕落飛行繞流狀態大規模並行模擬。同時超算還承擔著模擬核爆、情報分析等非常關鍵的任務。
正是因此，在幾年前，美國上一任總統奧巴馬就發過總統令，要求把世界第一超算的寶座從中國手裡搶回來。特朗普上臺後，雖然砍了很多科研經費和醫療方面的錢，但他沒砍超算的錢，反而還給超算增加錢。這足以說明超算的重要性和意義！
而E級超算，被全世界公認為超算界下一個世界冠軍，它將在解決能源危機、汙染和氣候變化等領域發揮重大作用。
“E級超算指每秒可進行百億億次數學運算的超級計算機。該超級計算機比‘神威·太湖之光’快8倍，主要滿足全球氣候變化模擬、天體物理大數據的處理、模擬宇宙的演化、新型材料驗證等重大計算需求。因此，發達國家都在搶佔發展先機。”楊廣文說。
目前，全球超算強國都正在加快佈局下一代超算，各國都在準備研製E級機，其中以中、美、日三國投入的資金和研發力度最重，預計到2021年左右將有E級機問世。楊廣文表示，下一個冠軍是誰現在難以確定。有可能是中美日三家交替領先也說不定哦！
目前，我國正在部署解決超級計算機軟硬件的核心問題。在楊廣文看來，中國有很大的機會在E級時代實現再次超越。專家建議，政府相關主管部門要儘快部署E級系統的研製任務，加大對應用軟件研發及超算中心的支持力度。
目前中國三家單位分別在研發各自的E級超算原型機，就在上個月，相關單位公佈了“天河三號”超算原型機。根據官方報道，天河三號將告別前代的英特爾芯片，那麼原型機裡的CPU極有可能是FT2000plus，而加速器則極有可能是矩陣2000，或者是矩陣2000更換更好工藝的升級版。
天河三號原型機的單個計算節點性能為6T，必須說明的是，這個只是原型機，6T的單節點性能只是原型機的性能，並不一定是“天河三號”的單節點性能，因為“天河三號”很有可能會更換性能更好的芯片。
總的來說，中美超算競賽將會進入交替領先的狀態，希望中國在接下來的超算排名中能夠好運！
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