010-56208930
   
全球创新发展网--全球创新视野

​​​​​​​​​​​​​​ 全球创新发展网​​​​​​​

当前位置:
超级计算机,国与国之间的较量
作为全球超算的一个统一标准,TOP500 榜单通过对 500 台性能最佳的超级计算机进行基准测试与细化,每年要更新一次超级计算机的排名。在2020年排名中,日本“富岳”(Supercomputer Fugaku)登顶,使得日本时隔 9 年后重登全球超算宝座。
来源:全球创新发展网 | 作者:佳忆 | 发布时间: 2021-09-27 | 93 次浏览 | 分享到:

超级计算机,国与国之间的较量

  

运算速度位居世界首位

日本理化学研究所20213月9日正式启用新的超级计算机“富岳”,并在作为设置地点的计算科学研究中心(神户市)举行纪念典礼。超级计算机“富岳”在运算速度等全球排行榜上夺得四项冠军。由国际会议公布的超算计算速度世界排名显示,“富岳”具备每秒41.5京(京为1万亿的1万倍)次的计算性能,明显超过居第2位的美国“顶点(summit)”(14.8京次),第3位超算来自美国,第4位和第5位超算来自中国。“富岳”追求使用便利性,先于海外企业加紧开发的新一代超算投入运行。“富岳”还很快在新冠传染病研究方面取得成果,不断积累实绩。

 

超算于国家是重中之重

超算是通过使用大量相当于生物大脑的CPU(中央处理器)和GPU(图像处理芯片)来大幅提高运算能力的计算机。擅长同时处理多种要素的计算,能通过模拟(数值计算)来得出现实世界中很难实施的试验等的结果。每秒运算次数越多,获得的答案精度就越高。由于超算在众多领域都有着重要贡献,常被称为“国之重器”。近年来,以中、美、日三国领衔的各个国家都在积极推进超算研究,世界各国展开了激烈的开发竞争。原因是其属于现代社会不可或缺的研究基础设施,在新药物开发、灾害应对方面发挥重要作用。新药开发要从庞大数量的物质中找出对病原体有效的候选药物,如果有超算助力将节省大量开发时间。

 

超算实际生活中的应用

在防灾应对方面,超级计算机能以数十平方公里的城市为对象,快速计算规划出发生地震和海啸等复合灾害时的避难路线。随着数字社会的到来,高速计算机的进步将给新药物和新材料的探索、人工智能(AI)实用化等带来革新。超算还被应用于核实验模拟等,影响着国家的科学技术力量和安全保障。在新冠肺炎的全球蔓延中,日本在20204月,就已启动了利用“富岳”寻找新冠病毒传染病药物的实验。 日本理化学研究所和京都工艺纤维大学等组成的研究团队已在新冠研究中使用“富岳”模拟了说话和打喷嚏时飞沫扩散的过程。并且,“富岳”从约2千种现有药物中选出候选治疗的药,调查了这些药物和关系到病毒增殖的蛋白质结合后阻碍蛋白质发挥作用的效果。

 

我国的超算现况

超级计算机的性能一直随着半导体芯片的进步而提高。TOP500上的第四和第五,也就是神威太湖之光和天河二号,它们现在用的都是国产芯。由于在美国的芯片打压下,中国为E级超算准备了三个方案,全部使用国产处理器和加速器。神威太湖之光用的是中国自主研发的「申威26010」众核处理器。它的出现击碎了外界对于超算芯片国产化的质疑。天河二号以前用的是英特尔的Xeon Phi(至强融核)芯片,在它连续四次夺冠后,2015年4月,美国商务部禁止英特尔公司向中国国家超级计算广州中心出售至强芯片。面对来自美国的扼杀,天河二号在2017年底用国产的Matrix-2000协处理器替换了用了五年的Xeon Phi。这次升级把天河二号的每秒计算次数从3.39亿亿次提升到了6.14亿亿次,而功耗只增加了不到4%。所以六年了,天河二号还能在TOP500上排到第四,可以说相当出色。但是,目前看来美国在计算机芯片研制方面仍有绝对的优势,中国短时间内很难打破。

 

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,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。而我国芯片在被美国打压后,开始崛起内部力量,相信不用多久,中国的超算会再次“登顶”。