「瑯琊榜」上的高手——中國超算

在全球超算界的「瑯琊榜」上,來自中國的超級計算機已經連續五年佔據榜首。2017年的武林霸主「神威·太湖之光」,它的運算速度更是領先了第二名「天河二號」接近三倍。中國與美國爭奪超算領域,從雙方的你追我趕到中國的強勢突起,靠的就是中國超算的自主創新。

「神威·太湖之光」,乍一聽這個名字,有人會問:這是甚麼?是金庸筆下的武林高手?還是「瑯琊榜」中的稀世高人?

實際上,這個頗具武俠風的名字屬於中國自主研發的世界上運算速度最快的超級計算機。

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神威·太湖之光(來源:視覺中國)

 

甚麼是超算?

超級計算機是指由數千甚至更多處理器組成、能計算普通電腦和伺服器不能完成的大型複雜課題的電腦,被譽為「電腦中的珠穆朗瑪峰」。現有的超級計算機運算速度大都可以達到每秒一兆(Trillion,萬億)次以上。

超算是解決國家經濟建設、社會發展、國防建設等領域重大挑戰性問題的重要手段,已成為世界各國爭奪的一個戰略制高點。

超算能算啥?

作為「現代科學技術的大腦」,超級電腦已成為解決重大工程和科學難題時難以取代的工具。

簡而言之,超算是名副其實的「神算子」:能算天,能算地,能算「命」。借助超算,可以解決在交通工具製造、氣候問題、生物信息、地震監測、地球科學、天體物理、公共健康、材料科學、人類/組織系統研究等領域的挑戰性問題。

截至2017年,中國共建成六座超算中心,分別為國家超級計算天津中心、國家超級計算長沙中心、國家超級計算濟南中心、國家超級計算廣州中心、國家超級計算深圳中心和國家超級計算無錫中心。

開頭提到的「神威·太湖之光」是由國家平行電腦工程技術研究中心研製、安裝在國家超級計算無錫中心的超級電腦。它的浮點運算速度最高可以達到12.5億億次/秒。換一個角度看,如果地球上的70億人每人手拿一個計算器,需要花32年時間才能完成。「神威·太湖之光」在1分鐘內的運算量,比美國最頂尖的超級電腦——田納西州的「泰坦」的運算速度高出四倍。要計算一年當中世界上甚麼地方的風力最強,過去在中國需要花費3個月時間。「神威·太湖之光」則可在一週內找到答案。

由德國和美國的幾位專家共同匯編的「TOP500」是針對全球已知最強大的500個電腦系統做出排名與詳細介紹的計劃。從1993年開始,每隔半年他們就會公佈這樣一份超算領域的「瑯琊榜」。在2017年11月公佈的排名上,「神威·太湖之光」連續第四次佔據榜首,穩居武林之巔。此前曾經六連冠的,來自中國国家超级计算广州中心的「天河二號」排在第二。來自瑞士的「代恩特峰」(Piz Daint)、來自日本的「曉光」和來自美國的「泰坦」(Titan)分列三至五位。

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2017年11月 TOP10(來源:TOP500網站)

 

中國在第四次產業革命的核心動力——超算上超越了「電腦之祖」美國,確立了自己在全球超算領域領先地位。

中國的這次超越是全方位的,在前十中,它有世界上最好和第二好的超級電腦,而美國的超算僅排五至八位。

所有上榜的500個超算中,中國有202台,高於美國的143台,在「質」和「量」上,中國都遙遙領先,佔比達到40%,美國所佔的比例不足三分之一。其他國家的上榜超算數量——日本(35台)、德國(21台)、法國(18台)、英國(15台)並不能跟中美相比,而韓國則只有兩台用於氣象廳的超算上榜(分列57、58位)。

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主要國家排名(來源:TOP500網站)

 

中國此次在排名上超越美國,並不是一蹴而就的。事實上,很長一段時間裡,在超算領域中國與美國呈現出「雙強並立」的局面。

在2015年6月及之前,中國與美國的差距還是很明顯的,此時全球超算領域可以說是美國一家獨大。從2015年下半年開始,中美之間的差距逐漸縮小,並且出現了冠亞軍交替的景象。其中在2016年11月,中美兩國還並列榜單第一。直至2017年11月,中國才第一次大幅度領先美國,坐穩頭名。

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(數據來源:TOP500網站)

 

對於中國超算的國產化情況,中國電腦學會高性能計算專委會秘書長張雲泉介紹說,按照評估,「天河」系列的國產化程度是70%左右,濟南超算中心的「神威藍光」超級電腦能達到85%以上,「神威·太湖之光」的處理器則是全國產的。

 「中國已在這場比賽中大幅領先」,美國勞倫斯伯克利國家實驗室副主任西蒙(Horst Simon)說道:「超級電腦系統的每一部件均在中國本土製造,意義重大。」該實驗室是超級電腦的主要使用者,並且協助編製全球超級電腦500強名單。「TOP500」網站則評論說,「神威·太湖之光」的性能結束了「中國智慧依靠西方技術才能在超算領域拔得頭籌」的時代。

《華爾街日報》(The Wall Street Journal)也稱:「憑藉一套搭載本土自主研發處理器晶片的世界一流超級電腦系統,中國鞏固了在這一電腦最高領域的領導地位。」

 

 

相關視頻:

《天河2號》-團結香港基金

《走近科學》 20171106 領跑世界速度的超級電腦

 

參考資料:

《美國禁運縮短了中國超算研製週期 倒逼中國自主化》環球網 2016/6/21

TOP500 List

《韓媒:超算是中國的天下,韓國高性能超算卻只用在氣象領域》 搜狐 2017/12/11


 

上載日期:
2018年09月26日

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