美国超算夺回世界第一，后面马上看中国的！

6月8日，位于美国田纳西州东部的美国能源部下属橡树岭国家实验室（ORNL）发布了新一代超级计算机Summit，宣布其成为世界上最强大、最智能的科学超级计算机，超越了目前的记录保持者：中国的“神威·太湖之光”。自 2013 年以来，中国超算一直在全球超级计算机排名中位居第一。

美国重回超算榜首地位

▲橡树岭国家实验室网站消息截图

据了解，这台让美国重夺世界第一的Summit超算系统由4608台计算服务器组成，每个服务器包含两个22核Power9处理器（IBM生产）和6个Tesla V100图形处理单元加速器（NVIDIA生产）。Summit还拥有超过10PB的存储器，配以快速、高带宽的路径以实现有效的数据传输。

凭借每秒高达20亿亿次(200PFlops)的浮点运算速度峰值，Summit的威力将是ORNL之前排名第一的系统Titan的8倍，相当于普通笔记本电脑运算速度的100万倍，比之前位于榜首的中国超级计算机“神威·太湖之光”峰值性能（每秒12.5亿亿次）快约60%。

自2013年6月起，中国超算长期蝉联第一，美国的超级计算机再未问鼎全球超算top500榜单。而Summit的问世让这一宝座终易主。

橡树岭国家实验室（ORNL）称，对于某些特定的科学应用，Summit还能够进行每秒超30亿亿次（3.3 exaops）的混合精密计算。Summit前所未有的计算能力将帮助能源、高级材料和人工智能（AI）等研究领域实现新的科学突破，之前不切实际或不可能实现的一系列科学发现将会成为可能。

文章举例称，除了科学建模和仿真外，Summit还为人工智能（AI）和科学发现的整合提供了前所未有的机会，使研究人员能够将机器学习和深度学习等技术应用到人类健康、高能物理、材料探索等领域的问题研究上。

橡树岭国家实验室（ORNL）负责人Thomas Zacharia介绍说，ORNL在75年前成立之初，就确立了致力于解决国家层面重大难题的传统文化。1988年，ORNL的科学家们完成了首次G浮点（gigaflops）运算，1998年完成了首次T浮点（teraflops）运算，2008年完成了首次P浮点（petaflops）运算，2018年又完成了首次exaops计算。

美国能源部长里克·佩里（Rick Perry）表示，超级计算机Summit的发布让美国向“2021年交付E级超算”的目标又迈进了一步。它将在能源研究、科学发现、经济竞争力和国家安全等方面带来深远影响，助力科学家们在未来应对更多新的挑战，促进科学发现和激发科技创新。

“E级超算赛跑”中国暂时领先

不过，美国Summit即将引领的是十亿亿次级别的争夺，而速度达到百亿亿次级别的E级超算才被公认是“超算界的下一顶皇冠”。目前，中、美、欧、日都在向这个目标全力冲刺，中国在进度上暂时处于领先位置。

新华社5月17日报道，国家超算天津中心当日对外展示了我国新一代百亿亿次超级计算机“天河三号”原型机，这也是该原型机首次正式对外亮相。据介绍，“天河三号”原型机将于今年6月部署，年底正式投入使用。

▲“天河三号”原型机（图源：新华社）

“天河三号”型机由三组机柜组成，每组机柜高2米左右，通身黑色，机身上嵌有蓝绿两条醒目的彩条，在彩条中间，“天河”两个字异常醒目。

“‘天河三号’原型机采用全自主创新，自主飞腾CPU，自主天河高速互联通信，自主麒麟操作系统，其综合运算能力与‘天河一号’相当。”天津超算中心应用研发部副部长夏梓峻介绍说。

夏梓峻表示，“天河三号”原型机将于今年6月部署在天津超算中心，年底将正式上线投入使用。“原型机的作用是为了验证‘天河三号’的技术路线。”

国家重点研发计划“高性能计算”重点专项总体专家组组长钱德沛教授表示，首套百亿亿次超级计算机预计将在2020年交付。

“‘天河一号’的运算能力已经饱和，而‘天河三号’的运算能力是‘天河一号’的200倍，存储规模是‘天河一号’的100倍（使用全新的国产Matrix 2000加速器）。计算密度、单块计算芯片计算能力、内部数据通信速率等方面也将得到极大提升。

国内现在同时启动了三大百亿亿次超算研发，分别是国防科大/天津超算中心的天河三号、中科曙光的E级超算以及江南所/济南超算中心的神威E级。以上三套百亿亿次超算中，有一条要求是共同的，那就是核心处理器必须是国产的，神威·太湖之光上已经用了国产申威SW26010处理器。

全球竞相研发E级超算

目前，全球有多个国家正竞相研发E级超算。中国计划于2020年推出首台E级超算；美国能源部启动了“百亿亿次计算项目（Exascale Computing Project）”，希望于2021年至少交付一台E级超算，其中一台的名字为“极光（Aurora）”，初步规划峰值运算能力超过每秒130亿亿次，内存超过8PB，系统功耗约为40MW。

▲各国超算进度（风闻社区ultracold图）

美国在下一代超算技术方面的研发总投入将达到4.3亿多美元，用美国能源部部长里克·佩里的话说，这些资金就是剑指“下阶段研发百亿亿次系统的全球竞赛”。

此外，欧盟预计于2022年—2023年交付首台E级超算，使用的是美国、欧盟处理器，架构有可能类似ARM；日本发展E级超算的“旗舰2020计划”由日本理化所主导，完成时间也设定在2020年。