全球超算500強出爐 中國繼續位列第一 超級計算機發展現狀

• 2019年6月18日 ZhangHongYuan來源：互聯網 579 32
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全球超算500強出爐 中國繼續位列第一 超級計算機發展現狀

全球超級計算機評估組織TOP500.org公布的2019年6月最新榜單中，中國部署的TOP500超算數量繼續位列世界第一，數量為219臺。

TOP500.org6月17日表示，2019年6月榜單是TOP500榜單26年歷史中又一個全新里程碑：上榜的500臺超級計算機HPL基準測試成績全部越過1PetaFLOPS，也就是說全球最強的500臺超級計算機全部達到了一千萬億次每秒的浮點運算能力。在這其中，聯想制造的超級計算機數量由上期榜單的140臺提升至173臺，遠超其他同行業廠商。

作為人工智能、空氣動力、大氣科學、能源科學等技術的建筑材料與動力，性能更強、更高效的超級計算機是全球研究機構、大學與公司正在追求的目標。TOP500發布的榜單顯示，中國與美國的科技公司與組織不僅建造了全部TOP500的超級計算機，同時也部署了全球最多的超級計算機。從數量上來看，中國擁有219臺超算，美國擁有116臺;中國公司聯想、浪潮和曙光是全球最大的三家超算供應商，分別交付了173臺、71臺與63臺Top500超級計算機。美國公司惠普、克雷、Bull等位列之后。

超級計算機發展現狀

技術創新

美國勞倫斯·利弗莫爾(Lawrence Livermore )國家實驗室內，由IBM設計的藍色基因/L在測試中以每秒 136.8兆的計算速度記錄一個高峰值之后恢復了最高點。IBM稱，在一次完整的過程中, 系統應該有兩倍的動力,即峰值表現超過360 teraflops。

來自德國和美國的研究人員，每年兩次頒布動力最為強大的500個計算機的名單。最近的名單出現在德國海德堡舉行的國際超級計算機會議上。這些高端計算機都是由各種奇特的制造方法完成，而不是由標準成分組成的。盡管這樣，計算機也可以達到一個極高的速度。

過去兩年，多數接近最高的500個名單的計算機是由普通的電腦硬盤連同新奇的軟件組成。但是現在情況不同了，一些系統開始決定這些排名。舉例來說,冠軍藍色基因/L, 是經過特殊設計的系統，同時合并了空前的 65,536 個人處理器,再加之可升級的模版設計。此系統不但比傳統的系統更有動力而且也比較緊湊避免了供電不足。IBM 的湯姆斯J 沃森研究中心設計的被稱為BGW的藍色基因機器是本次500名單中的第二名，這進一步說明了此設計理念的正確性。這一系統與藍色基因/L的模組設計一樣，只是有較小的處理器并且只可以記錄 91.2 teraflops 峰值處理動力。

中國國家863軟件專業孵化器(昆明)基地積極加強與由美國國家工程院院士、美國藝術與科學院院士、世界超級渦輪式刀片計算機之父博士陳世卿領銜的超級計算核心技術和科學家團隊的合作，計劃引進其擁有完全自主知識產權的具有世界領先技術的超級計算機以及相關行業領域的解決方案，利用超級計算機強大的科學計算、事務處理和信息服務能力，借助其提供信息服務的強大引擎或平臺，整合資源，協同作業，解決污染整治對算法、方程、建模、模擬等復雜計算的需求。

億億級

美國國防部高級研究計劃局(Darpa)正在緊鑼密鼓地研制億億級(exascale，10的16次方)超級計算機，該 計算機每秒能夠進行億億次(exaflop)浮點運算，其運行速度將是目前世界上運算速度最快的計算機Jaguar(美洲豹)的1000倍左右。 Darpa在聲明中指出，該研究計劃的最終目標是“讓計算機徹底改頭換面”。

據BBC報道，目前，美國能源部橡樹嶺國家實驗室的超級計算機Jaguar的運算速度為每秒1.75千兆次(petaflop，1千兆次即每秒進行10的15次方次浮點運算)。

Darpa已經授權英特爾公司、英偉達公司、麻省理工學院、桑迪亞國家實驗室等攜手打造該超級計算機，Darpa預計原型機將于2018年研制成功。

Darpa表示，新超級計算機主要用于分析軍事設備和傳感器產生的海量數據。新研究項目名為“普適高性能計算(UHPC)”，旨在沖破摩爾定律的藩籬。

另據英特爾公司的網站報道，英特爾將聯合法國研究機構，建立歐洲Exascale研發中心，共同研發exaflop級別的超級計算機。

早在2006年，日本文部科學省就開始致力研制新一代超級計算機，希望于2012年率先研制出億億級超級計算機，預定的研發費用為1230億日元。

讓超級計算機的運算速度達到每秒億億次不僅僅是計算機發展史上的一個里程碑，它也將讓很多學科躍上新的高度;讓科學家和醫生更好地理解海量數據;讓科學家研 發出新的技術來使云計算達到一定的規模，使龐大的分布式計算機能夠模擬現實;幫助研究人員創建三維立體可視圖像而非視頻游戲來運行無窮無盡的假定推測情 景，以此增加細節的精確度，正如電影《星際迷航系列》中的“全息甲板”等。

億億級超級計算機系統也將在高清晰氣候模型的設計和制造、生物能源產品的研制、智能柵格的研發以及熔解能源的設計等方面大顯身手。

降低能耗和改進軟件設計是關鍵

億億級超級計算機的能耗成為研究人員關注的焦點，IBM公司深度計算部門的副總裁戴夫·特瑞克在超級計算機大會上表示，Jaguar超級計算機耗能7兆瓦。 一臺只配置中央處理器處理核心的億億級超級計算機耗能約20億瓦特，相當于一個中等規模的原子能核工廠的耗能，降低能耗將成為研究人員考慮的要點。

據 BBC報道，美國軍方授權研制新一代超級計算機的廠商也需要研制出一種全新的節能芯片，以減少超級計算機的能耗，也有公司考慮使用將加速器與中央處理器相 結合的混合方式來達到降低能耗的目的。布蘭德強調說，使用加速器是實現億億級計算機可行性戰略的關鍵所在，應用軟件可以利用加速器來首先邁進億億級計算的 “大門”。另外，有專家認為，億億級超級計算機系統的核心處理器的數量大概在1000萬到1億個之間。特瑞克強調說，運行這么多核心的系統有可能頻繁出現故障，必須采取更加靈活有效的方式來重新設計解決這些問題的應用工具。

美國軍方正在著力研發全新的計算架構和編程模式，解決傳統計算架構遭遇的能源使用問題和計算擴展限制問題。Darpa指出，新超級計算機系統比現有系統“能效高100倍至1000倍，而且性能更高，并且相應的軟件編程也比現有的超級計算機系統更容易”。

也有研究人員提出，讓超級計算機的設計盡可能簡單是關鍵，目前的很多超級計算機設計都很簡單，比如，IBM公司的“紅杉”超級計算機的大小只有一個上網本的一半，而且也沒有暴露在外面的電線。

美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室先進技術部門助理副主管馬克·西格也強調說，設計簡潔是關鍵，億億級超級計算機的部件可能比目前的超級計算機要少，IBM公司 的藍色基因L超級計算機(Blue Gene/L)嵌制了動態隨機存儲器、電壓調控模組以及千兆位以太網，但是，其設計也非常簡潔。

新一代超級計算機的成本可能非常高，目前的超級計算機的成本高達1億美元，即使exascale級超級計算機能夠進行工業化的生產，其成本可能為10億美元左右，這可是一筆巨大的投資。

2016年7月26日，從我國首臺千萬億次超級計算機“天河一號”所在的國家超算天津中心獲悉，由該中心同國防科技大學聯合開展的我國新一代百億億次超級計算機樣機研制工作已經啟動。在樣機破解關鍵技術基礎上，下一階段將開展具體超算研發，屆時它將成為國內自主化率最高的超算。

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