超算500强日本登顶中国最高仅排第4,咋回事?

2020-6-28 00:08   浏览量: 165   评论: 0 稿件来源: 科工力量  

  6月22日,国际超算大会发布最新一期的全球超算TOP500榜单。与去年11月公布的排名相比,本届榜单前10名变化较大:日本超算“富岳”(Fugaku)超越美国“顶峰”(Summit)登顶榜首,中国超算“神威·太湖之光”和“天河二号”位列榜单4、5位。

  众所周知,超算被视为一个国家创新能力乃至综合国力的重要象征,此次也是日本2011年后首次在全球超算领域登顶。不过,作为史上第一台基于ARM架构的全球超算冠军,“富岳”虽然运算速度为上届冠军“顶峰”的2.8倍,但峰值仍未突破每秒百亿亿次。

  《日本经济新闻》认为,此次日本之所以能夺取第一,原因之一在于目前超算正迎来升级换代时期,日本比中美更早地投放新一代机型,但由于在资金实力上处于劣势,日本很难和中美展开同场竞技。

  目前,E级超算(即百亿亿次超算)已成为世界各国追逐的新目标。其中,中国在E级超算领域已超前布局,神威E级原型机、“天河三号”E级原型机和曙光E级原型机三个不同技术路线的原型机系统已全部完成交付,世界第一台E级超算有望今年在中国被制造出来。

  Top 500官网截图

  中国已超前布局E级超算

  众说周知,超算技术长期来被视为一个国家创新能力乃至综合国力的象征,在诸如天气预报、生命科学的基因分析、核工业、军事、航天等高科技领域发挥着重要作用,因此也成为大国角力的擂台。

  《日本经济新闻》指出,日本重返第一,意味着以超级计算机为目标展开的新国际竞争的重启, 而在资金实力上处于劣势的日本很难和中美展开同场竞技。

  报道认为,围绕尖端技术展开主导权争夺的中美两国预计将在1-2年内投放每秒100“京次”运算的新一代超算,按理论上的最高值,“富岳”拥有每秒约53“京次”(“京”为1亿亿次)的计算能力。

  “此次日本之所以能夺取第一,原因之一在于目前超算正迎来升级换代时期,在这一背景下,日本比中美更早地投放了新一代机型。”报道指出。

  《朝日新闻》也提到,中国计划于今年推出的超算未赶上本次排名,富岳由此登上冠军宝座。

  事实上,中美在超算领域你追我赶的态势已有数年。中国“神威·太湖之光”曾多次夺冠,美国“顶点”在2018年6月首次登顶后也连续四次夺冠,但是比“神威·太湖之光”的运算速度优势并未进一步扩大。

  目前,作为“超级计算机界下一顶皇冠”,E级超算已成为世界各国在超算领域追逐的新目标。

  2019年底,美国相继宣布建造“极光”“前沿”和“酋长岩”三台E级超算,交付时间预计为2021年至2023年;日本目标是2020年研制成功首台E级计算机;欧盟首台E级超算预计于2022年到2023年交付。

  中国也在E级超算领域“三连发”。《北京日报》今年1月报道指出,中国E级超算已超前布局,神威E级原型机、“天河三号”E级原型机和曙光E级原型机三个不同技术路线的原型机系统已全部完成交付。

  美国《科学》杂志今年初预测,中国有望在2020年建造出世界第一台E级超算。

  在2018年中国高性能计算机TOP100排行榜中,三大E级超算原型机均进入性能榜前十,分列第四、第六和第九位。同时,国外厂商无一入围这项榜单中,是中国超算TOP100榜单首次实现“全国产”。

  不过,新华网2019年11月曾撰文分析:从上榜数量和性能上看,中国已跻身超算大国之列。但是如果把超算“拆”开来看,中国超算发展还面临诸多挑战。

  首先,在计算机芯片研制方面美国公司仍占据绝对优势,在上届超算500强榜单中排名前两位的“顶点”和“山脊”,均使用了IBM公司生产的Power9中央处理器。从市场占有率来看,英特尔公司仍是中央处理器领域的“霸主”,上期榜单中约94%都使用了英特尔“至强”或“至强融核”处理器。

  “‘神威·太湖之光’因使用中国自主研发的‘申威’芯片而备受瞩目,但更多中国企业建造的超算仍使用英特尔芯片,改变这种局面有很长的路要走。”文章中认为。

  2019年6月,美国商务部将中科曙光、天津海光、成都海光集成电路、成都海光微电子技术和无锡江南计算技术研究所等5家机构列入所谓“实体清单”。其中,中科曙光与江南计算技术研究所正是中国两大E级超算原型机的研制方。

  当时就有分析认为,中国超级计算机研制近年来加速发展,国际上中美竞争的格局已经形成,这似乎并不是有的国家希望看到的。

  事实上,早在2015年美国就开始对中国施行超算芯片禁售,从产业链条和技术层面进行遏制。不过,中国目前已完成超算自主可控生态体系的初步建设。“天河一号”、“天河二号”小规模试用自主研制的飞腾CPU;“神威·太湖之光”安装40960个中国自主研发的“申威26010”众核处理器。

  另外,神威E级原型机硬件、软件和应用三大系统中,处理器、网络芯片组、存储和管理系统等核心器件全部为国产化。而“天河三号”E级原型机则采用自主的飞腾处理器、天河高速互联通信和麒麟操作系统,实现了芯片的全国产化,告别了前代的英特尔芯片。

  而中国超算发展面临的另一大挑战是,软件开发能力滞后限制了中国超算系统使用效率和应用水平。

  有业内人士认为,科学或工程上大规模研究使用的系统才能叫超算系统。美国许多超算系统直接部署在大学或国家实验室等机构。例如,去年6月首次上榜就排进前五的美国超算“弗龙特拉”被誉为全球最强大超级学术计算机,部署在得克萨斯大学奥斯汀分校,已被用于模拟中子星撞击和脑肿瘤研究等领域。

  新华网文章中指出,中国提交的一些超算系统曾被认为是互联网数据中心,应用面较狭窄。但是近来这种情况已有所改观,基于“神威·太湖之光”的两项应用“千万核可扩展全球大气动力学全隐式模拟”“非线性地震模拟”分别于2016年和2017年获得高性能计算应用领域全球最高奖项——戈登贝尔奖,展现了中国在高性能计算应用领域的强劲发展势头。

  

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  图片来源:日经中文网

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