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美國首臺E級超算為何登頂全球？外媒：中國E級超算不參加國際排名

呂棟　2022年06月01日 08:54

當(dāng)?shù)貢r間5月30日，國際超算組織“TOP500”發(fā)布的榜單顯示，美國最新推出的E級(每秒浮點運算百億億次)超算“Frontier”成功登頂全球，連續(xù)兩年“霸榜”的日本超算“富岳”排名落到第二，芬蘭新部署的超算“LUMI”擠進(jìn)前三，成為歐洲超算領(lǐng)域的代表。

本次榜單中，以往連續(xù)多年登頂榜單的中國超算并沒有出現(xiàn)在前五名中。由于歐美新型超算的出現(xiàn)，上屆排名第四的“神威·太湖之光”這次被擠到第六，國家超算廣州中心的“天河二A”由上次的第七降到第九。從榜單數(shù)據(jù)來看，中國超算已明顯落后于美日歐的頂級超算。

然而有意思的是，就在本次榜單發(fā)布不久前，英媒《金融時報》曾以《美國急于在超算競賽中趕上中國》為題發(fā)布報道稱，中國已在美國之前實現(xiàn)E級超算，首臺E級超算已經(jīng)運行一年多，只是沒有參加排名，“中國企業(yè)現(xiàn)在更關(guān)注國內(nèi)競爭，而不是國際對手在做什么”。

美國首臺E級超算“Frontier”

美國首臺E級超算露面

全球超算500強榜單由“TOP500”編制，每半年發(fā)布一次。

2022年上半年的榜單顯示，排名第一的是美國能源部下屬橡樹嶺國家實驗室(ORNL)的超算“Frontier”。該超算基于最新的HPE Cray EX235a架構(gòu)，配備AMD EPYC(霄龍)64C 2GHz處理器，擁有約873萬個內(nèi)核，并依靠千兆以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

根據(jù)Linpack基準(zhǔn)測試，“Frontier”峰值性能達(dá)到1.102 Exaflop/s(每秒110.2億億次)。

“TOP500”在新聞稿中評論稱，F(xiàn)rontier成功突破了1Exaflop的障礙。這使得該超算不僅成為有史以來最強大的超算，也是第一臺真正具有百億億次浮點運算能力的機器。

值得注意的是，F(xiàn)rontier在提供驚人算力的同時，能效也十分出色。“TOP500”指出，F(xiàn)rontier的能效達(dá)到52.23 gigaflops/W，在“GREEN500”榜單上位居第二，僅次于美國的Frontier TDS系統(tǒng)，這體現(xiàn)出提高能源效率正在成為高性能計算設(shè)施的重中之重。

“TOP500”網(wǎng)站截圖

本次榜單排名第二的是日本超算“富岳”，它曾在之前四次排名中位列第一，擁有約763萬個內(nèi)核，也是世界上第一臺基于ARM架構(gòu)處理器的超算。數(shù)據(jù)顯示，“富岳”的Linpack基準(zhǔn)測試峰值性能為442 PFlop/s(每秒44.2億億次)，不到“Frontier”的一半。

在富岳被Frontier超越后，《日經(jīng)亞洲評論》5月30日報道指出，日本面臨的問題是如何制定“后富岳”時代的戰(zhàn)略，開發(fā)大型超算需要近8億美元預(yù)算，而日本的公共財政狀況正不斷惡化。在全球超算競賽中，日本正努力跟上領(lǐng)先者的步伐。

榜單第三名由芬蘭的新來者“LUMI”占據(jù)。該超算與Frontier一樣，使用的是AMD第三代EPYC處理器，擁有約111萬個內(nèi)核。根據(jù)Linpack基準(zhǔn)測試，這臺隸屬于歐洲高性能計算聯(lián)合事業(yè)部的超算，性能為151.9 Pflop/s(每秒15.19億億次)，略高于排名第四的美國超算“Summit”。

前十名中，還有一位來自法國的新來者“GENCI-CINES”。該超算Linpack基準(zhǔn)測試性能為46.1 Pflop/s(每秒4.61億億次)，排名第十，同時是歐洲排名第二的超算，僅次于LUMI。

榜單四到九名，都是以往長時間排名靠前的超算。

例如，第四、第五分別為美國超算“Summit”和“Sierra”，第六是中國超算“神威·太湖之光”，第七、第八是美國超算“Perlmutter”和“Selene”，第九是中國超算“天河二A”。

其中，“神威·太湖之光”部署在國家超算無錫中心，采用的是申威SW26010 260C處理器，擁有約1065萬個核心，Linpack基準(zhǔn)測試峰值性能為93.01 PFlop/s(每秒9.30億億次)，2016年部署以來曾連續(xù)四次登頂全球。

“天河二A”目前部署在國家超算廣州中心，采用的是英特爾Intel Xeon E5-2692v2 12C處理器(也是本次榜單前十名中唯一采用英特爾處理器的超算)，擁有約498萬個核心，Linpack基準(zhǔn)測試峰值性能為61.44 PFlop/s(每秒6.14億億次)。

在“神威·太湖之光”之前，“天河二號”曾連續(xù)六次位居全球超算榜單第一。

超算是專門用來解決計算規(guī)模超級大、數(shù)據(jù)量超大、超復(fù)雜的科學(xué)、工程和產(chǎn)業(yè)問題的計算機，一直是大國爭奪的科技制高點，它可以被用于高度復(fù)雜系統(tǒng)的模擬，例如氣候模型和核爆炸影響的預(yù)測，還可以被用于汽車、材料、制藥等諸多行業(yè)。

英國專家甚至表示，在破解加密等機密領(lǐng)域的使用，也可能使超算成為國家安全方面的關(guān)鍵工具。

今年3月初，中山大學(xué)國家超算廣州中心主任盧宇彤在接受采訪時指出，中國超算之所以能在短短30年內(nèi)，實現(xiàn)跨越式發(fā)展，首先是巨大的需求推動。進(jìn)入21世紀(jì)，無論是前沿科學(xué)研究、重大工程建設(shè)、還是產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，都對超級計算有著巨大的需求。更重要的是，中國超算研究團(tuán)隊在同等時間內(nèi)付出更多努力，取得更多技術(shù)創(chuàng)新。

然而，在“神威·太湖之光”等超算連續(xù)霸榜多年后，中國超算近兩年在“TOP500”榜單中表現(xiàn)并不顯眼。尤其是隨著美國首臺E級超算的亮相，更顯得中國超算已經(jīng)“掉隊”。但這是否真的意味著中國這個超算大國已在全球競爭中落后?

外媒稱中國E級超算沒有參加排名

美國首臺E級超算亮相，其實早已在業(yè)內(nèi)預(yù)料之中。

5月18日，英國《金融時報》就曾發(fā)布報道稱，美國正在組裝測試E級超算，意味著該國即將進(jìn)入超算新時代，計算性能實現(xiàn)十年一次的飛躍，這將對氣候變化研究和核武器試驗等多個領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響。

但該報道話鋒一轉(zhuǎn)又表示，通常由這些突破引發(fā)的全國性“自豪”可能會被壓制，因為中國已經(jīng)率先實現(xiàn)了E級超算，并且在建設(shè)新一代超算的道路上走的很好，目前處在領(lǐng)先地位。

亞洲技術(shù)信息項目(Asian Technology Information Program)主任大衛(wèi)·卡哈納最近發(fā)布的報告顯示，中國首臺E級超算已經(jīng)運行一年多，第二臺E級超算也已開始運行，但都沒有參與全球超算排名，也沒有正式亮相。英媒稱，該項目的研究被廣泛認(rèn)為是最權(quán)威的。

實際上在半年前“TOP500”上一次榜單發(fā)布時，美國科技媒體“The Next Platform”就曾發(fā)文稱，中國正在運行兩臺E級超算，分別是“神威·海洋之光”(Sunway Oceanlite)和天河三號(Tianhe-3)。

根據(jù)該報道，“神威·海洋之光”是“神威·太湖之光”的繼承者，采用擁有4200萬內(nèi)核的處理器。在Linpack基準(zhǔn)測試中，其峰值性能達(dá)到每秒1.3百億億次。如果這一數(shù)據(jù)屬實，“神威·海洋之光”的峰值性能，要高于本次榜單第一的美國超算“Frontier”。

中國其實早就在E級超算領(lǐng)域展開布局。2020年1月，國內(nèi)就有官方媒體報道稱，神威E級原型機、“天河三號”E級原型機和曙光E級原型機等三個不同技術(shù)路線的原型機系統(tǒng)已全部完成交付。

美國超級計算專家杰克·唐加拉(Jack Dongarra)表示，中國的超級計算項目可以追溯到20多年前，它的發(fā)展導(dǎo)致該領(lǐng)域出現(xiàn)一種“令人震驚的局面”，中國現(xiàn)在領(lǐng)導(dǎo)著世界，“我認(rèn)為，他們能夠在很短的時間內(nèi)建立一個基于他們自己技術(shù)的系統(tǒng)，這令人印象深刻”。

在本次“TOP500”榜單中，中國共上榜173臺超算，占據(jù)榜單總數(shù)的34.6%，與上期持平，是上榜超算數(shù)量最多的國家。而美國從上期的149臺上榜超算降到本期的127臺，占比為25.4%。換句話說，中美兩國的超算占據(jù)了“TOP500”的60%，排在第三的日本占比為6.8%。

全球500強超算國家和地區(qū)分布

觀察者網(wǎng)注意到，如果以供應(yīng)商來排名，中國企業(yè)同樣占據(jù)著主要地位。在本次“TOP500”供應(yīng)商榜單中，聯(lián)想以提供160臺超算排名第一，浪潮提供了50臺超算，曙光提供了36臺超算，華為提供了7臺超算。這四家企業(yè)提供的超算占據(jù)了全球超算500強榜單的51%。

“TOP500”超算供應(yīng)商份額

在全球超算競爭中，美國曾不斷以政治手段對中國超算發(fā)展加以阻撓。2019年，美國曾對中國5家與超算相關(guān)的實體進(jìn)行出口管制，一年后又將7家中國相關(guān)實體列入“實體清單”。《金融時報》稱，美國第二波制裁是在中國首臺E級超算開始運行后的一個月內(nèi)實施的。

亞洲技術(shù)信息項目主任卡哈納稱，雖然美國正在開發(fā)三臺E級超算，但中國的計劃更多。他在一份研究中稱，中國企業(yè)現(xiàn)在更關(guān)注國內(nèi)競爭，而不是國際競爭對手的所作所為。卡哈納甚至建議，隨著全球競爭加劇，美國應(yīng)該考慮放松對華制裁以“深入了解”中國超算的發(fā)展。

但需要指出的是，盡管外媒宣稱中國超算技術(shù)領(lǐng)先世界，但如果以每臺超算的平均算力來看的話，中國超算的整體實力似乎仍遜于日美。

根據(jù)本次“TOP500”榜單，中國以173臺超算實現(xiàn)了5.3億GFlops的實測性能(Rmax)，而美國以127臺超算實現(xiàn)了20.8億GFlops的實測性能，日本更是僅憑34臺超算就實現(xiàn)了6.3億GFlops的實測性能。在供應(yīng)商方面，聯(lián)想以160臺超算提供了4.47億GFlops的實測性能，而美國慧與科技(HPE)以96臺超算提供了19.29億GFlops的實測性能。

“TOP500”超算供應(yīng)商提供的算力份額

當(dāng)然，這其中可能存在如外媒所說的中國E級超算沒有參加排名的影響。

今年3月，中山大學(xué)國家超算廣州中心主任盧宇彤在接受中新社采訪時評論稱，目前美國仍是超算領(lǐng)域最具競爭力的國家，日本超算系統(tǒng)研制和應(yīng)用的水平比較高而且有特色，歐洲雖然在超算系統(tǒng)研制方面投入比較少，但他們的超算應(yīng)用能力比較強。中國近年來超算系統(tǒng)和應(yīng)用都取得了快速的發(fā)展，進(jìn)入世界領(lǐng)先行列，世界超算領(lǐng)域各國交替領(lǐng)先的態(tài)勢仍將持續(xù)較長時間。

她同時透露，基于自主技術(shù)的新一代E級計算系統(tǒng)研制方面，中國的進(jìn)展比較順利。中國將運用E級超算，支撐超高分辨率氣候氣象預(yù)報、大規(guī)模航空航天數(shù)值風(fēng)洞、地震地質(zhì)研究和油氣能源勘探、生命科學(xué)與基因工程等一系列超大規(guī)模計算與模擬。在未來相當(dāng)長時間內(nèi)，超算仍將是唯一的高端計算平臺，也是世界各國激烈競爭的重點領(lǐng)域。【責(zé)任編輯/常琳】

附：2022年5月

全球500強超算國家分布：

全球500強超算供應(yīng)商：

楊勝忠

本文來源：觀察者網(wǎng) 責(zé)任編輯：楊勝忠_NB24315

來源：觀察者網(wǎng)

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