日本“突袭”,中国超算“掉队了”?

2021-12-01 08:50
前不久,最新一期的全球超级计算机500强榜单公布,在业内外引起了不小关注。
该榜单显示,日本超级计算机“富岳”(Fugaku)连续第四次登顶榜单,紧随其后的是美国超级计算机“顶点”(Summit)和“山脊”(Sierra),中国超级计算机“神威·太湖之光”,本次排名第四位。
由于长期以来,超算都被普遍视为综合国力的象征之一,而且此前主要是中美两国在这一领域你追我赶,数年内几乎轮流做冠亚军。所以该消息传回国内,不少人有些吃惊。
甚至有人翻出更长时间线内排名的变化:2016年底,“神威·太湖之光”成为全球第一超级计算机,此后连续四年霸占榜首位置;然而2020年,被异军突起的日本“富岳”一举反超,且富岳连续四次蝉联,“神威·太湖之光”则“一路沦为”第四名。
▲“神威·太湖之光”超级计算机。新华社记者 李响 摄
“怎么中美这两个超算强者最近两年反倒排到日本后面了?”“我国排名竟然不敌日本,中国超算这是掉队了?”一时间,许多不明所以的吃瓜群众,产生了许多疑问。
我们找行业专家聊了聊后发现,这事没这么简单,但总的一点,我们仍可以对自己国家的超算水平保持充足信心。

文 | 李瑶

本文为瞭望智库原创文章,如需转载请在文前注明来源瞭望智库(zhczyj)及作者信息,否则将严格追究法律责任。

 

1

榜单排名该怎么看?别只看第一

 


在回答诸多疑问之前,我们需要了解下这个榜单背后的意义。
首先,全球超级计算机500强榜单始于1993年,是国际组织“TOP 500”对全球近2000个超级计算机项目进行运算速度、功耗以及运算能力方面的排名,每半年发布一次,主要编撰人是美国田纳西大学电气工程和计算机科学教授杰克·唐加拉。
其次,何为超级计算机?简单来说,就是具有超级计算能力的机器,可以应用于模拟核试验、生物医药、新材料研究、天气预报、太空探索、人类基因测序等领域,堪称“大国重器”。
因此,全球超级计算机500强榜单排名,不仅是一个国家超级计算能力的展现,更是一个信息技术、半导体技术和综合数据处理技术乃至国家科学综合实力的重要反映。
也正是基于这一点,不少人对我国超级计算机在这个榜单上排名毫厘进退,都格外关注。
从最新一期公布的榜单来看,我国超级计算机的排名似乎有些“不如人意”:
“富岳”运算速度达44.2亿亿次每秒;“顶点”运算速度为14.9亿亿次,约为“富岳”的1/3;“山脊”运算速度在每秒9.5亿亿次。相比之下,“神威·太湖之光”运算速度为每秒9.3亿亿次,国防科技大学开发的“天河2A”运算速度为每秒6.1亿亿次。
▲图/2021年11月全球超算500强榜单前10名
 
但需要提醒的是,如果一定要从该榜单出发判断一个国家的超级计算机实力如何,那么并不能只看前几位的排名,还要看这个榜单中,一个国家能上榜的超级计算机数目有多少。
从更长时间线上看,2016年,在全球超级计算机500强中,中国占有167个席位,美国占有165个席位;2020年,在全球超级计算机500强中,中国占有的席位上升至226个席位,美国占有的席位下降至109个席位。
就最新这一期榜单来看,中国的超级计算机进入榜单的有173台,占比为34.6%。排名第二的是美国为149台,占比为29.8%。
换句话说,时至今日,在Top500这个榜单里,中国超级计算机的占比一直都排名第一。

2

从“玻璃房事件”到双雄争霸

 


在诸多超级计算机的发展历史事件中,有这样一个广为业内流传的故事:
上世纪80年代,中国石油工业部斥巨资从美国购买了一台IBM大型计算机。但为了封锁超级计算机的核心技术,美方并未给予中国对这台计算机的自由使用权——这台超级计算机被安置在一个透明的玻璃房中,启动密码和机房钥匙都在美方手中,我国的科研人员要使用超级计算机,就要接受美方对使用过程的监控及研究成果的审查。
“玻璃房事件”的屈辱,刺激了我国研发超级计算机的决心和毅力。1986年,“863计划”实施,中国正式开启了超级计算机的研发之路。从1986年到2016年,三十年的时间里,大量科研工作者投身这一伟大工程,前仆后继,终于推动我国在这一领域全面开花:
2004年,中科院成功研制“曙光4000”十万亿次计算机,进入世界超级计算机500强前十;
2008年,中科院成功研制“曙光5000”百万亿次计算机,同样进入世界超级计算机500强前十;
2009年,国防科技大学成功研制“天河一号”千万亿次计算机,我国成为第二个研制成功千万亿次计算机的国家;
2010年6月,中科院成功研制“星云”千万亿次计算机,成为世界超级计算机500强第二名;
同年11月,国防科技大学升级的“天河-1A”系统,成为了世界超级计算机500强第一名;
2010年底,江南计算机研究所的“神威·蓝光”成为第一个全部采用国产CPU,同时实现千万亿次计算的超级计算机;
2013年6月起,国防科技大学的“天河二号”,连续六次位居世界超级计算机500强第一名;
▲天河二号超级计算机系统。新华社发
2016年底,“神威·太湖之光”问鼎全球第一,并连续四年霸占世界超级计算机500强榜首。
截止到目前,我国在超级计算机领域已经具备多员“猛将”:国防科技大学的银河系列、天河系列,中科院的曙光系列,联想的深腾系列,无锡江南计算机研究所的神威系列。
凭借这些“猛将”,我国与美国在超级计算机领域呈现你追我赶的态势。尤其是过去十数年里,我国与美国都是这个榜单冠军宝座的常客,双雄争霸,好不热闹。

3

掉队?早已换了新赛道!

 


既然中美两国轮流着称霸,为什么最近两年排名第一的反倒成了日本呢?难道真的是掉队了?
中科院计算所研究员张云泉表示,虽然“富岳”近些年来在全球超级计算机500强榜单中大放异彩,但日本超算的发展其实并不猛烈,甚至都有些“强弩之末”的意味。
“可以说,日本是趁着中美超算竞争激烈,尤其是美国对中国超算技术卡脖子,‘突袭’TOP500榜单,从而占据冠军位置两年之久。”他说。
榜单编撰人杰克·唐加拉也表达了同样的观点。他表示,日本在新一代超级计算机领域起步较早,但因为其运算速度的指标设定较低,所以在新一轮E级超算(即百亿亿次超算)竞争开始时,日本在中美两强还在开发E级超级计算机时“捡漏了”四个世界第一。
日媒也相当清醒地表示:虽然“富岳”连续4次登顶榜首,但失去首位宝座只是时间问题,因为中美正在开发新一轮E级超算。
公开报道显示,中国在E级超算领域布局已久,目前已有“神威”E级原型机、“天河三号”E级原型机和曙光E级原型机3个不同技术路线的原型机系统完成交付。
另有外媒报道称,美国投入近90亿美元正在研制更先进的超级计算机,也拥有3台E级超级计算机,“性能或比中方的略高一些,但总体上相互之间的水平相当。”
一位业内分析师告诉库叔,目前,世界上业界公认的E级机标准是在40MW的额定功耗下达到百亿亿次每秒的浮点计算速度,日本的“富岳”功耗过高,并不具备争夺世界上第一台E级超级计算机的资格。
“而且从资金投入来说,日本也不具备中美两国的实力。总体来说,在超级计算机这方面,中美已经换到了新赛道上,而日本要想和中美同场竞技,还差点距离。”
张云泉透露,目前看来,中美两国的E级机世界冠军决战可能最早要到2022年6月才能见分晓。

4

机器用起来更重要,要提升人才储备

 


发展超算,只要把超级计算机做到最领先,就够了吗?当然不是。
“超级计算机最重要的不是把那个机器给做起来,机器不仅要做起来更要用起来,要让它对我们实际的创新课题及产业发展起到驱动作用,这是最重要的。”ASC世界大学生超级计算机竞赛组委会委员刘军曾这样告诉库叔。
当前,尽管我国在硬件方面投入规模大,但是在这些超级计算机上跑的这些应用和软件,尤其它如何与实际的产业和科研创新相结合的能力,相对来说还较弱。
超算领域有个“诺贝尔奖”——“戈登贝尔奖”,这个奖设立于1987年,是国际上高性能计算应用领域的最高学术奖项,主要颁发给高性能应用领域最杰出成就。
在2016年之前,美国、日本曾垄断该奖项长达近30年。直到2016年,我国才在这个奖项上“破冰”,随后又在2017年、2020年获此殊荣。
最新消息显示,当地时间11月18日下午,在美国密苏里州圣路易斯举行的全球超级计算大会上,来自中国的14人超算应用团队基于新一代神威超级计算的算力,凭借“超大规模量子随机电路实时模拟(SWQSIM)”应用,一举斩获2021年度“戈登贝尔奖”。
▲在国家超级计算济南中心,工作人员在查看存储设备运转情况。新华社记者 郭绪雷 摄
取得这样的成绩固然可喜,但还需要看到,我国超算发展远没到可以放心庆功的程度。
中国工程院院士王恩东表示,中国超算人才储备远远不足。更为关键的是,相对于美国等超算领域强国而言,中国超算研发人才具备相当实力,但在超算应用人才方面存在短板。
多位超算行业专家告诉库叔,当前我国超算人才培养存在地区不平衡的问题,东部沿海地区高校科研经费及项目机会较为充裕,而中西部地区高校科研经费及项目机会则比较匮乏。“我国发展超算的技术人才储备仍需加紧提升。”

 

版权声明:多维客是一个汇聚各方言论的平台,以实时上载用户内容的方式运作。本网并无义务事先对用户内容事先加以审查或筛选,对所有用户内容的真实性、完整性及立场等各方面,不负任何法律责任。本网的服务条款不允许用户未经授权上载涉及他人知识产权(包括版权和商标)的内容。如果您认为有人未经授权使用您的版权内容,请联络我们(copyright@dwnews.com)提出版权下架请求并提供相关背景资料。
Copyright Statement: Dwnews Blog is a platform that gathers the opinions of all parties and allows users to upload users’ content in real time. This website is not obliged to review or screen users’ content in advance, and assumes no legal responsibility for the authenticity, completeness and opinion of all users’ content. Our Terms of Service do not allow users to upload someone else's intellectual property material without authorisation, including copyright and trademark. If you believe someone is infringing your copyright, you can report it to us (copyright@dwnews.com) and submit a copyright removal request by providing the relevant background information.

时事

紧跟时事热点,解读国内重要政策、分析社会舆情、网罗国际热点事件、天灾人祸、地缘政治以及大国博弈等。

推荐阅读