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探訪中美超算競爭最前沿——阿貢實驗室

2019/07/30

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中美關係

 

  一進入機房,耳邊就傳來用於降溫的空調系統的巨大聲響。48台黑色機櫃一字擺開,表面塗著讓人聯想到太空的鮮艷圖案。「Mira」的運算速度為「極光」的100分之1。

 

阿貢國家實驗室的高速超級電腦「Mira」的內部

 

  帕普卡介紹説,投入高性能超算是當務之急。傳統的超算應用範圍主要集中在基礎科學領域,但近年來增加了AI(人工智慧)、數據分析、應用工程領域,需求在迅速擴大,處於供不應求的狀態。

 

  美國對新一代超算的研發可追溯到前總統歐巴馬執政時期。歐巴馬於2015年頒布總統令,制定了國家戰略計算計劃(NSCI)。在美國能源部、國防部、國家科學基金會的主導下啟動了研發計劃。隨後川普政府繼承了這一計劃,如今能源部下屬的3個國家實驗室正計劃上線超算。在美國國內,各方都在爭取成為「美國首家」而展開競爭。

 

  超算全球500強榜單「TOP500」的創設成員、田納西州大學教授傑克·東加拉(Jack Dongarra)教授透露,在美國,除阿貢國家實驗室外,橡樹嶺國家實驗室也計劃在2021年上線「前沿」(Frontier)號,承擔核子試驗等任務的勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室則計劃2022年上線「El Capitan」號,這些均為E級超算。但在研發過程中有可能遇到無法預料的障礙。傑克·東加拉教授指出,「最先登頂的未必就是阿貢國家實驗室」。

 

  讓我們回顧一下超算的競賽歷史。TOP500榜單每年發佈2次,分別在6月和11月公佈處理性能的排名。該榜單創設於1993年,至今已過去了四分之一世紀。在創設之初,美國佔據了絕對優勢,但在過去10年中國迅速發力,確立了優勢。

 

  中國國防科學技術大學(NUDT)憑藉「天河一號」於2010年11月首次登上榜首。隨後一度被美國超越,但2013~2017年的5年間,升級後的「天河二號」和採用國産技術的「神威太湖之光」接連佔據榜首,2016年中國首次在超算數量上超過美國。

 

美國首個超高速E級超級電腦「極光」預定2021年上線(照片來自英特爾公司)

 

  與此同時,美國在2016年的最高名次降至第3位,2017年11月再降至第5,但隨後發起反攻,2018年6月憑藉橡樹嶺國家實驗室的「頂點」再次奪回榜首位置。在當年11月的最近一次排名中繼續保持第一,美國也在榜單前10中佔到了一半。

 

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