“最強(qiáng)超算”競(jìng)爭(zhēng)加劇：美國(guó)研發(fā)出百萬(wàn)兆級(jí)計(jì)算機(jī)Summit

　　“最強(qiáng)超算”競(jìng)爭(zhēng)加?。好绹?guó)研發(fā)出百萬(wàn)兆級(jí)計(jì)算機(jī) Summit。史上最強(qiáng)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)，美國(guó)開(kāi)發(fā)出了世界上第一臺(tái)百萬(wàn)兆級(jí)的計(jì)算機(jī)，超強(qiáng)的計(jì)算能力有望能解決更復(fù)雜的問(wèn)題。上個(gè)月，美國(guó)能源部公布了世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)——Summit，整個(gè)美國(guó)為之慶祝。現(xiàn)在，超級(jí)計(jì)算機(jī)競(jìng)賽正朝著下一個(gè)里程碑進(jìn)行： exascale計(jì)算（百萬(wàn)兆級(jí)的計(jì)算）。

　　他們要到在未來(lái)幾年內(nèi)建造一臺(tái)能每秒運(yùn)算數(shù)十億億次計(jì)算機(jī)，或者建立Exaflop（是千萬(wàn)億次petaflop的1000倍）級(jí)水平的高效能計(jì)算機(jī)，或者一個(gè)exaflop，這將使計(jì)算速度提高近5倍。一個(gè)百萬(wàn)兆級(jí)的計(jì)算機(jī)一瞬間進(jìn)行的計(jì)算量，相當(dāng)于地球上的所有人每天每秒都不停地計(jì)算四年。

　　這種非凡的力量將使研究人員能夠進(jìn)行大規(guī)模復(fù)雜的模擬，從而在許多領(lǐng)域取得進(jìn)展，從氣候科學(xué)到基因組學(xué)、可再生能源和人工智能。田納西大學(xué)的超級(jí)計(jì)算機(jī)專家Jack Dongarra說(shuō)：“百萬(wàn)兆級(jí)的計(jì)算機(jī)是一項(xiàng)有力的科學(xué)工具，就像粒子對(duì)撞機(jī)或巨型望遠(yuǎn)鏡一樣?！?/p>

　　這些機(jī)器在工業(yè)上也很有用，它們可以被用于加速產(chǎn)品設(shè)計(jì)和識(shí)別新材料。軍方和情報(bào)機(jī)構(gòu)也渴望這樣的超級(jí)計(jì)算機(jī)能夠?qū)⒈挥糜诰S護(hù)國(guó)家安全。

　　在中國(guó)和美國(guó)之間的技術(shù)領(lǐng)先地位的日益激烈競(jìng)爭(zhēng)中，達(dá)到“百萬(wàn)兆級(jí)”里程碑是相互間較量的一部分。（日本和歐洲也在開(kāi)發(fā)自己的超級(jí)電腦;日本人希望在2021年有一臺(tái)這樣的超級(jí)計(jì)算機(jī)，而歐洲人則在希望在2023年實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。）

　　想要成功開(kāi)發(fā)出如此強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，會(huì)面臨巨大挑戰(zhàn)，研發(fā)進(jìn)程可能因?yàn)楦鞣N困難而推遲。Aurora是一款美國(guó)研制的計(jì)算機(jī)，是由能源部位于伊利諾伊的Argonne國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的。Supercomputing company Cray公司正在為Argonne建立操作系統(tǒng)，Intel正在為這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)制作芯片。

　　為了提高超級(jí)計(jì)算機(jī)的性能，世界各地的研究百萬(wàn)兆級(jí)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的工程師都在使用并行機(jī)制，這需要工程師們將成千上萬(wàn)的芯片封裝到數(shù)百萬(wàn)個(gè)被稱為“核心”的處理單元中。要想讓這些計(jì)劃都變成現(xiàn)實(shí)，需要耗費(fèi)大量時(shí)間來(lái)做實(shí)驗(yàn)。

　　在處理器之間傳送數(shù)據(jù)、將數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)空間或者將數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)空間刪除，都會(huì)消耗大量的能量，這意味著在其生命周期內(nèi)操作這臺(tái)機(jī)器的成本可能會(huì)超過(guò)構(gòu)建它的成本。美國(guó)能源部已經(jīng)為一臺(tái)百萬(wàn)兆級(jí)計(jì)算機(jī)設(shè)定了40兆瓦的上限，這花費(fèi)每年4000萬(wàn)美元的電力預(yù)算。

　　Cray公司的首席技術(shù)官史蒂夫斯科特解釋道，為了降低能耗，工程師們盡可能地將三維存儲(chǔ)芯片放置在離計(jì)算核心近的地方，以減少數(shù)據(jù)傳送經(jīng)過(guò)的距離。而且他們?cè)絹?lái)越多地使用閃存，它比像磁盤(pán)存儲(chǔ)這樣的替代系統(tǒng)更節(jié)約電能。減少電能消耗可以讓在計(jì)算中的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)過(guò)程成本變得更低，而且這種存儲(chǔ)方式可以讓百萬(wàn)兆級(jí)計(jì)算機(jī)在出現(xiàn)故障時(shí)快速恢復(fù)。

　　這種技術(shù)進(jìn)步幫助了Aurora的團(tuán)隊(duì)。Scott說(shuō)：“我們對(duì)我們的能力很有自信，相信我們可以在2021年將其研制出來(lái)?！?/p>

　　更多美國(guó)的計(jì)算機(jī)將要追隨它的步伐。今年4月，美國(guó)能源部宣布了一項(xiàng)價(jià)值18億美元的提案，要在2021-2023年之間再推出兩款百萬(wàn)兆級(jí)計(jì)算機(jī)。這提案將耗資4億至6億美元，剩下的錢(qián)將用于升級(jí)Aurora，甚至可以用來(lái)研制后續(xù)的機(jī)器。

　　中國(guó)和美國(guó)都在為百萬(wàn)兆級(jí)機(jī)器的軟件開(kāi)發(fā)募集資金。據(jù)報(bào)道，中國(guó)有團(tuán)隊(duì)在大約在開(kāi)發(fā)15款應(yīng)用，而美國(guó)團(tuán)隊(duì)則正在進(jìn)行25項(xiàng)應(yīng)用的工作工作，涵蓋天體物理學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域。美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)科學(xué)副主任Lawrence Berkeley說(shuō)：“我們的目標(biāo)是盡可能實(shí)現(xiàn)更多的突破。

　　雖然開(kāi)發(fā)出世界上第一臺(tái)百萬(wàn)兆級(jí)計(jì)算機(jī)是一件讓人們自豪感飆升的事情，但Yelick和其他研究人員所做的工作提醒我們，開(kāi)發(fā)出百萬(wàn)兆級(jí)的計(jì)算機(jī)并不是真正的成功，真正重要的是如何利用它來(lái)解決一些世界上最棘手的問(wèn)題。

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