全球超算研發(fā)進(jìn)軍“E級” 建設(shè)與應(yīng)用同等重要

　　“神威·太湖之光”刷新全球最快計算機(jī)持續(xù)計算速度不久，7月4日，中科曙光宣布啟動E級高性能計算機(jī)(簡稱“E級超算”，可實現(xiàn)每秒百億億次計算)原型系統(tǒng)研制項目。因為這個超算界公認(rèn)的“下一頂皇冠”，可對大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)、云計算等領(lǐng)域的重大應(yīng)用實現(xiàn)良好支撐，人們對其潛在作用的熱切預(yù)期甚至超過了對運算速度的渴望。

　　“E級預(yù)研”三頭并進(jìn)

　　“超算”之所以廣受關(guān)注，是因為它體現(xiàn)了各個國家綜合國力和科技創(chuàng)新能力。當(dāng)全球有實力的國家又開始競相角逐E級超算之時，我國也將百億億次超級計算機(jī)及相關(guān)技術(shù)的研究寫入國家“十三五”規(guī)劃，希望于2020年左右完成，預(yù)計將比美國提前四年。

　　歐洲、日本的E級超算研發(fā)計劃將完成時間同樣設(shè)定在2020年，而自“天河二號”登頂超算TOP500(全世界最快的500臺機(jī)器)榜首后，頭號超算強(qiáng)國美國已連續(xù)3年與此排行榜無緣，美國要掉隊了嗎?并不是。

　　美國能源部(DOE)通過國家戰(zhàn)略計算計劃(NSCI)以及與產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的合作，正在推行能進(jìn)行百億億次計算系統(tǒng)的開發(fā)，只是將時間預(yù)定在2023年以后。

　　我國則采用“三頭并進(jìn)”的方式，由中科曙光、國防科技大學(xué)(國防科大)及江南計算技術(shù)研究所(江南所)牽頭E級超算的原型系統(tǒng)研制項目。

　　這三家單位在超算領(lǐng)域的技術(shù)實力毋庸贅言，我國出現(xiàn)在全球超算TOP500榜單前十的超算設(shè)備均出自這三家，他們的技術(shù)、產(chǎn)品和市場表現(xiàn)各具特色，缺一不可。

　　擁有“神威·太湖之光”的江南所最突出的特色是使用了全國產(chǎn)CPU，在其他自主技術(shù)方面也很強(qiáng);國防科大擁有很好的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在自主高性能互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)方面非常獨到，采用通用CPU，其代表作是“天河一號”和“天河二號”;曙光是三家機(jī)構(gòu)中唯一完全遵循商業(yè)化市場運作的企業(yè)，其整體計劃不局限于對E級超算計算水平的實現(xiàn)，而是著眼于未來E級超算的應(yīng)用和服務(wù)。

　　針對原型系統(tǒng)研發(fā)階段不可避免的競爭，中科院計算所研究員、中國計算機(jī)學(xué)會高性能計算專委會秘書長張云泉表示，我國在E級超算研制方面采取的是競爭體制，預(yù)計兩年后會對三家單位進(jìn)行評估后采取最好的方案整合成國家E級超算研發(fā)體系。到那時，“三家單位將有可能產(chǎn)生交集或合作”。

　　值得注意的是，這三家單位目前拿到的是“E級超算的原型系統(tǒng)研制項目”，也就是在E級超算項目正式進(jìn)入日程之前的預(yù)研工作。對此，張云泉表示，類似的預(yù)研項目“非常必要”，原型系統(tǒng)的研制可以驗證一些關(guān)鍵的技術(shù)設(shè)想，對一些關(guān)鍵技術(shù)難點進(jìn)行測試和改進(jìn)，為最后建造全部的系統(tǒng)掃清障礙，避免出現(xiàn)大的技術(shù)錯誤和難題。

　　中國工程院院士李國杰說：“不管是‘天河’，還是‘太湖之光’，都達(dá)到世界第一，說明中國的高性能計算機(jī)設(shè)計能力已是世界領(lǐng)先。”不僅如此，這次TOP500公布的另一個重要數(shù)據(jù)顯示，在TOP500中有167臺是中國制造的，美國有165臺，表明中國高性能計算機(jī)的硬件水平也居世界前列。這些能力為我國邁向E級超算打下了基礎(chǔ)。

　　“E級挑戰(zhàn)”先破墻

　　“神威·太湖之光”第一次邁過了十億億次計算的整數(shù)關(guān)，E級計算，對于當(dāng)前人類的計算科技能力而言，還是一個需要仰望的高峰，征服它，挑戰(zhàn)重重。

　　中科曙光總裁歷軍在接受記者采訪時說：“從表面看，百億億次超級計算機(jī)的目標(biāo)是速度的提升，但是建造它，全世界都面臨著編程墻、功耗墻、可靠性墻、存儲墻及E級創(chuàng)新應(yīng)用幾堵大墻的圍堵。”

　　中科曙光副總裁邵宗有說：“美國人在‘神威·太湖之光’登頂TOP500后說那玩意兒能拿來做什么用呢?這其實給我們提出了一個命題，就是E級超算的應(yīng)用與實現(xiàn)同等重要。”

　　張云泉也在多個場合表示，E級計算的應(yīng)用和優(yōu)化雖然現(xiàn)在還很少有人提及，但這是中國超算產(chǎn)業(yè)必須要面對和解決的問題，摸清E級超算未來應(yīng)用是當(dāng)務(wù)之急，與建設(shè)E級超算同等重要。

　　有人曾做過測算，“神威·太湖之光”一分鐘實現(xiàn)的計算能力相當(dāng)于全球72億人口用計算器連續(xù)不斷計算32年的計算量，而10倍于“神威·太湖之光”計算能力的E級計算可實現(xiàn)每秒百億億次的計算。

　　“當(dāng)計算機(jī)性能到這個層次后，傳統(tǒng)的科學(xué)計算領(lǐng)域已很難找到相關(guān)的題目。”中科曙光副總裁邵宗有說，“從銷售情況看，五年來已有1/3的高性能計算機(jī)用于數(shù)據(jù)處理，這是因為海量的數(shù)據(jù)需要被存儲、被深度處理，以發(fā)揮其價值，大數(shù)據(jù)時代的興起為高性能計算機(jī)打開了一條通天大路。E級計算的前半段應(yīng)用非常狹窄，必須找到科學(xué)計算領(lǐng)域之外的應(yīng)用題目，而把傳統(tǒng)的超級計算機(jī)應(yīng)用向云服務(wù)和數(shù)據(jù)處理去延伸，是解決未來E級計算最最重要的應(yīng)用環(huán)節(jié)。”

　　今天，人們之所以不遺余力地向E級超算發(fā)起挑戰(zhàn)，在于這些未來的計算機(jī)不僅更快，更可為解決人類面臨的越來越嚴(yán)峻的氣候、能源、健康、發(fā)展不平衡等問題提供新的解決途徑。