【新智元導(dǎo)讀】中國(guó)自主研發(fā)的新一代百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)“天河三號(hào)”E級(jí)原型機(jī)完成研制部署!它采用了三種國(guó)產(chǎn)自主高性能計(jì)算和通信芯片，運(yùn)算能力將比“天河一號(hào)”提高200倍，存儲(chǔ)容量提高100倍!根據(jù)科技部計(jì)劃，“天河三號(hào)”將于2020年研制成功。

中國(guó)能在何時(shí)重新奪回超算Top 500第一?現(xiàn)在似乎有了答案。

據(jù)新華社消息，在國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心，我國(guó)自主研發(fā)的新一代百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)——“天河三號(hào)”E級(jí)原型機(jī)完成研制部署，并順利通過(guò)分項(xiàng)驗(yàn)收，該原型機(jī)系統(tǒng)采用了三種國(guó)產(chǎn)自主高性能計(jì)算和通信芯片。

在此基礎(chǔ)上，“天河三號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)預(yù)計(jì)于2020年研制成功!

研究人員在研發(fā)天河三號(hào)原型機(jī)

這次天河三號(hào)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)完成了四項(xiàng)大事：

●自主設(shè)計(jì)了三款芯片：“邁創(chuàng)”眾核處理器(Matrix-2000+)、互連接口芯片、路由器芯片;

●設(shè)計(jì)了四類(lèi)結(jié)點(diǎn)(計(jì)算結(jié)點(diǎn)、I/O服務(wù)結(jié)點(diǎn)、I/O存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)、服務(wù)結(jié)點(diǎn))、十余種PCB電路板;

●設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了新型的計(jì)算處理、高速互連、并行存儲(chǔ)、服務(wù)處理、監(jiān)控診斷、基礎(chǔ)架構(gòu)等硬件分系統(tǒng)，

●以及系統(tǒng)操作、并行開(kāi)發(fā)、應(yīng)用支撐和綜合管理等軟件分系統(tǒng)

“這一切都是為了全面實(shí)現(xiàn)超算系統(tǒng)的自主可控。”中山大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院教授、國(guó)家超級(jí)計(jì)算廣州中心主任 盧宇彤告訴新智元，原型系統(tǒng)是主要驗(yàn)證核心關(guān)鍵技術(shù)的可行性，包括CPU、互連通信、存儲(chǔ)架構(gòu)、能效比等，并不追求峰值。所以，不和美國(guó)Summit系統(tǒng)比規(guī)模。

未來(lái)2-3年，打造出全自主的具有國(guó)際領(lǐng)先水平的新一代超級(jí)計(jì)算機(jī)

盧宇彤博士告訴新智元，天河三號(hào)原型機(jī)是國(guó)防科大設(shè)計(jì)和研發(fā)的，部署在天津超算中心，為未來(lái)E級(jí)天河三號(hào)大系統(tǒng)研發(fā)預(yù)先構(gòu)建應(yīng)用軟件生態(tài)。

“天河三號(hào)原型機(jī)的性能是國(guó)家原型系統(tǒng)項(xiàng)目指標(biāo)要求的每秒3-5P(1P=1千萬(wàn)億次)。”盧宇彤說(shuō)。

也正因如此，“天河三號(hào)原型機(jī)系統(tǒng)”占地面積小，能耗比超過(guò)10 GFlops/W，采用水風(fēng)冷混合靶向式散熱冷卻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了可適應(yīng)科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理多應(yīng)用需求的柔性體系結(jié)構(gòu)，突破了計(jì)算訪(fǎng)存通信三方平衡的高性能計(jì)算結(jié)點(diǎn)技術(shù)，可支持10萬(wàn)結(jié)點(diǎn)規(guī)模的高速互連和光電混合高速信號(hào)傳輸技術(shù)，用戶(hù)透明的高性能計(jì)算環(huán)境軟件支撐等技術(shù)，在核心關(guān)鍵技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了整體自主可控。

天河三號(hào)原型驗(yàn)證系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)突破和系統(tǒng)研制，也為天河三號(hào)E級(jí)整機(jī)系統(tǒng)提出了計(jì)算、訪(fǎng)存、通信性能平衡的設(shè)計(jì)方案。

未來(lái)，天河三號(hào)E級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)將對(duì)已經(jīng)設(shè)計(jì)生產(chǎn)計(jì)算、互聯(lián)通信核心芯片再進(jìn)行全面升級(jí)，可支持EB級(jí)海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的層次式存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)一步完善，對(duì)適用高性能計(jì)算和高效大數(shù)據(jù)處理的柔性體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化，利用2-3年的時(shí)間，打造出全自主的具有國(guó)際領(lǐng)先水平的新一代天河三號(hào)E級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)。

美國(guó)Summit重回超算Top 500榜首，但真正的較量在于下一代百億億次超級(jí)計(jì)算

今年7月，美國(guó)的超級(jí)計(jì)算機(jī)Summit超過(guò)神威·太湖之光，在最新的全球超級(jí)計(jì)算機(jī)Top 500榜單中，重新奪回了第一名的位置。

美國(guó)人終于長(zhǎng)舒了一口氣。

超算Top 500榜單每年發(fā)布兩次。2013年6月，中國(guó)的天河二號(hào)首次奪得冠軍，之后連續(xù)5次占據(jù)第一名的位置，直到2016年11月，神威·太湖之光橫空出世，以理論峰值性能125 P奪得當(dāng)年Top 500冠軍，天河二號(hào)位居第二，這樣的排名一直保持到2018年6月。

從美國(guó)人眼中看來(lái)，中國(guó)相當(dāng)于連續(xù)5年霸占了Top 500冠亞軍的位置。

幾年前，美國(guó)部署了3臺(tái)百P量級(jí)的超級(jí)計(jì)算機(jī)，分別是Summit、Sierra、Aurora，每秒運(yùn)算速度可達(dá)100P到200P左右。除了保持美國(guó)超算科技領(lǐng)先，一個(gè)很大的原因，就是重新奪回Top 500第一的位置。

根據(jù)原定計(jì)劃，美國(guó)預(yù)計(jì)在2018年年底推出第一臺(tái)機(jī)器，以此重返Top 500榜首。

但美國(guó)終究還是無(wú)法容忍中國(guó)再繼續(xù)霸占Top 500的冠軍位置，于是將計(jì)劃提前，在今年6月推出了Summit、Sierra兩臺(tái)機(jī)器。其中，Summit更是將峰值性能直接提升到200P，終于如愿奪回世界第一的寶座，而Sierra也以125P的理論峰值超越天河二號(hào)，位居第三。

但是，正如此前中科院計(jì)算機(jī)研究所并行軟件實(shí)驗(yàn)室主任、國(guó)家超算濟(jì)南中心主任張?jiān)迫赋龅哪菢?，這次美國(guó)雖然拿了第一，但Summit與中國(guó)的神威·太湖之光所釆用的體系架構(gòu)相比，并沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別。

張?jiān)迫┦吭谖恼吕飳?xiě)道：“太湖之光的峰值是125P，美國(guó)的Summit是187P，沒(méi)有量級(jí)上的性能差別。只是說(shuō)由于Summit的投資力度大、研發(fā)時(shí)間晚，采用了新的工藝和技術(shù)，它的峰值比太湖之光高一些，但是其在架構(gòu)和技術(shù)上并沒(méi)有拉開(kāi)差距?！?/p>

在張?jiān)迫透喑銓?zhuān)家看來(lái)，真正的競(jìng)爭(zhēng)，在于新一代百億億次(E級(jí))計(jì)算機(jī)的研發(fā)。

如今，超算已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家信息技術(shù)創(chuàng)新的核心驅(qū)動(dòng)力量，是綜合國(guó)力提升的強(qiáng)大支撐。新一代E級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)的研制是國(guó)際上高端信息技術(shù)創(chuàng)新和競(jìng)爭(zhēng)的前沿領(lǐng)域，美國(guó)、日本和歐盟均已提出E級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)的研制計(jì)劃，幾乎都是在2021年左右完成。

我國(guó)的E級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)的研制計(jì)劃也早已提上日程?？萍疾吭ㄓ?jì)劃是2020年推出中國(guó)的E級(jí)計(jì)算機(jī)，但由于技術(shù)限制和一些拖延，有可能會(huì)延后到2021年。

全球各國(guó)又重新開(kāi)始重視超算，新一代E級(jí)計(jì)算的競(jìng)爭(zhēng)賽點(diǎn)，就是2021年!

美國(guó)、中國(guó)、日本，到底哪個(gè)國(guó)家最先實(shí)現(xiàn)?

決戰(zhàn)2021：中國(guó)分三條路探索E級(jí)計(jì)算機(jī)

2016年，國(guó)家科技部結(jié)合“十三五”發(fā)展規(guī)劃，通過(guò)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃支持，開(kāi)始分兩期啟動(dòng)我國(guó)E級(jí)計(jì)算機(jī)研制計(jì)劃。第一期主要為“E級(jí)計(jì)算機(jī)關(guān)鍵技術(shù)”研究，安排了三個(gè)E級(jí)機(jī)原型樣機(jī)的研制，第二期則為研制E級(jí)計(jì)算機(jī)。

這三個(gè)E級(jí)原型機(jī)分別是天河三號(hào)E級(jí)原型機(jī)、神威E級(jí)原型機(jī)和曙光E級(jí)原型機(jī)。

實(shí)際上，今年8月初，神威E級(jí)原型機(jī)也將在國(guó)家超算濟(jì)南中心落地，調(diào)試完畢后正式進(jìn)入試運(yùn)行階段。神威E級(jí)計(jì)算機(jī)原型由中國(guó)國(guó)家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心研制，造價(jià)6000萬(wàn)元，采用水冷技術(shù)，運(yùn)行速度也在規(guī)定范圍內(nèi)的3~5P。

神威E級(jí)原型機(jī)正在超算濟(jì)南中心安裝

目前，神威E級(jí)計(jì)算機(jī)原型正在濟(jì)南中心進(jìn)行組裝，預(yù)計(jì)8月初調(diào)試并課題驗(yàn)收完成，之后將正式進(jìn)入試運(yùn)行。曙光E級(jí)原型機(jī)也將于近期完成項(xiàng)目驗(yàn)收。

預(yù)計(jì)在今年8~9月，所有三臺(tái)原型機(jī)都將完成最終驗(yàn)收。

目前，這三個(gè)E級(jí)原型機(jī)分布部署在中國(guó)六大超算中心：一是天河系列，部署在長(zhǎng)沙、廣州和天津三個(gè)中心;二是神威系列，部署在無(wú)錫和濟(jì)南兩地;三是曙光系列，部署在上海和深圳中心。

張?jiān)迫嬖V新智元，從現(xiàn)在的趨勢(shì)來(lái)看，未來(lái)中國(guó)三臺(tái)E級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)都會(huì)采用眾核加速的體系結(jié)構(gòu)，所不同的只是眾核的架構(gòu)，一種是異構(gòu)眾核，一種是主從眾核，還有一種是多核處理器和眾核加速器完全分離的柔性異構(gòu)眾核。

實(shí)際上，現(xiàn)在由于超算競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，很難從普通報(bào)道中得知有關(guān)E級(jí)原型機(jī)的規(guī)格指標(biāo)。

不過(guò)，中國(guó)頂級(jí)的超級(jí)計(jì)算機(jī)研究人員、同時(shí)在中山大學(xué)和北航擔(dān)任教授的錢(qián)德沛博士，在2017年11月舉行的SC大會(huì)上做了報(bào)告《中國(guó)在百億億超級(jí)計(jì)算方面的努力：現(xiàn)狀與前景》(China’s Effort on Exascale Computing: Current Status andPerspectives)，其中提到了中國(guó)三臺(tái)E級(jí)原型機(jī)的一些細(xì)節(jié)：

曙光E級(jí)原型機(jī)：

天河E級(jí)原型機(jī)：

天河E級(jí)原型機(jī)技術(shù)路線(xiàn)

天河E級(jí)原型機(jī)的技術(shù)指標(biāo)是：

●靈活的架構(gòu)可以滿(mǎn)足不同的應(yīng)用：

●新一代多核處理器，追求平衡計(jì)算和內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn)

●光電集成高速互連，大大提高了性能和能效

●基于新存儲(chǔ)介質(zhì)的容錯(cuò)能力

●精確散熱，在制造成本與運(yùn)營(yíng)成本之間進(jìn)行權(quán)衡

天河E級(jí)原型機(jī)內(nèi)部連接

神威E級(jí)原型機(jī)：

神威E級(jí)計(jì)算機(jī)原型硬件系統(tǒng)

神威E級(jí)原型機(jī)計(jì)算節(jié)點(diǎn)

同時(shí)，新智元還是找到了錢(qián)德沛博士在2017年11月做的另一份報(bào)告《中國(guó)的HPC發(fā)展：簡(jiǎn)要回顧和前景》(China’s HPC development: a brief review and perspectives)。其中，比較詳細(xì)地介紹了曙光、天河三號(hào)和神威三臺(tái)E級(jí)原型機(jī)的信息。

我國(guó)三個(gè)E級(jí)計(jì)算機(jī)發(fā)展計(jì)劃

按照天河的技術(shù)路線(xiàn)，未來(lái)的E級(jí)系統(tǒng)將采用自主的飛騰處理器、Matrix-3000加速器、新一代高速互聯(lián)通信、麒麟操作系統(tǒng)等一系列自主創(chuàng)新技術(shù)。

神威E級(jí)系統(tǒng)則預(yù)計(jì)將重點(diǎn)放在國(guó)家海洋實(shí)驗(yàn)室的八大領(lǐng)域，提供海洋領(lǐng)域超算服務(wù)，包括海洋大數(shù)據(jù)、海洋氣象預(yù)報(bào)、海洋地質(zhì)研究、海洋藥物、海洋安全、海洋食品等多個(gè)國(guó)家級(jí)任務(wù)。

曙光E級(jí)系統(tǒng)原型系統(tǒng)采用浸沒(méi)式相變冷卻方式，通過(guò)把計(jì)算部件浸沒(méi)在液體中，通過(guò)液體氣化蒸發(fā)帶走部件工作產(chǎn)生的熱量，PUE可以達(dá)到業(yè)內(nèi)最低。

美國(guó)E級(jí)計(jì)算機(jī)計(jì)劃：跳過(guò)原型機(jī)，直接上!

美國(guó)超算研究人員也正在奮起直追。

美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室完成了超級(jí)計(jì)算機(jī)Summit的研制，該系統(tǒng)計(jì)算性能將達(dá)到200 P，超越了中國(guó)的神威太湖之光，重新奪回超算Top 500榜首。

美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的的超級(jí)計(jì)算機(jī)Summit，目前排名世界第一

其實(shí)，美國(guó)原本計(jì)劃使用峰值180P的Aurora來(lái)爭(zhēng)奪世界第一，但由于英特爾負(fù)責(zé)研制的新Xeon Phil加速器無(wú)法按期完成，無(wú)奈只好修改合同，直接去研發(fā)2021年完成的百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)A21。

根據(jù)計(jì)劃，美國(guó)將有5臺(tái)E級(jí)計(jì)算機(jī)，其中主要跟中日構(gòu)成競(jìng)爭(zhēng)的是前三臺(tái)：

這張圖屬于美國(guó)原定計(jì)劃，現(xiàn)在推出時(shí)間都往前提了

美國(guó)在今年ISC18上公布的E級(jí)計(jì)算及原型機(jī)的相關(guān)計(jì)劃

A21：預(yù)計(jì)將于2021年在阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研制成功，將由英特爾和Cray公司聯(lián)合研制，預(yù)計(jì)將極大增強(qiáng)科學(xué)研究領(lǐng)域中的模擬能力，大到星系形成與演化研究，小到燃燒中氣體湍流模擬等。

Frontier：于2021年到2022年交付給橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。

El Capitan：將在2023年左右交付給勞倫斯-利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(簡(jiǎn)稱(chēng)LLNL)。

目前尚不清楚Frontier與El Capitan系統(tǒng)將由哪些廠商負(fù)責(zé)交付。不過(guò)可以看到，美國(guó)的六家芯片大廠應(yīng)該會(huì)兩兩結(jié)對(duì)，除去已經(jīng)確定的英特爾與Cray合作開(kāi)發(fā)A21系統(tǒng)，接下來(lái)的組合很可能是HPE加IBM以及AMD加英偉達(dá)——吻合CPU加GPU的配伍思路。

作為預(yù)計(jì)2021年問(wèn)世的美國(guó)第一臺(tái)E級(jí)機(jī)，今年2月，E級(jí)計(jì)算計(jì)劃(Exascale Computing Project，ECP)第二屆年會(huì)在諾克斯維爾召開(kāi)，首次詳細(xì)披露了下一代美國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)A21的設(shè)計(jì)方案。

此前，美國(guó)能源部同時(shí)資助兩臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)Summit和Sierra的研發(fā)，作為未來(lái)E級(jí)系統(tǒng)研發(fā)的跳板，相當(dāng)于中國(guó)的E級(jí)原型機(jī)。

這兩臺(tái)機(jī)器分別采取不同的方法來(lái)降低能耗：Summit的制造商IBM和英偉達(dá)專(zhuān)注于將CPU與GPU結(jié)合在一起，提高復(fù)雜視覺(jué)仿真等計(jì)算的速度和效率。另一方面，Aurora的制造商英特爾和Cray則致力于增加并行的CPU核數(shù)，并實(shí)現(xiàn)它們之間的快速互連，原計(jì)劃是研制性能達(dá)到180P。

2015年，美國(guó)能源部預(yù)計(jì)Aurora將在今年完成，第一臺(tái)美國(guó)E級(jí)超算系統(tǒng)將在2023年落地。隨后中國(guó)宣布了“第十三個(gè)五年計(jì)劃”，闡明了2020年底之前實(shí)現(xiàn)E級(jí)系統(tǒng)的目標(biāo)。

于是，美國(guó)能源部決定跳過(guò)Aurora，直接開(kāi)始研制性能是Aurora五倍的A21。雖然發(fā)布時(shí)間推遲到2021年，但由于A21是美國(guó)第一臺(tái)E級(jí)超算系統(tǒng)，這意味著美國(guó)將比原計(jì)劃提前兩年實(shí)現(xiàn)E級(jí)目標(biāo)。

有人認(rèn)為跳過(guò)Aurora這個(gè)過(guò)渡的機(jī)器直接研制A21有點(diǎn)冒險(xiǎn)，但也有人認(rèn)為沒(méi)有Aurora，美國(guó)也完全可以成功研發(fā)E級(jí)超算系統(tǒng)。

美國(guó)超算研發(fā)路線(xiàn)圖

目前A21的架構(gòu)細(xì)節(jié)仍然嚴(yán)格保密。據(jù)相關(guān)研究人員介紹，A21的架構(gòu)與以往的機(jī)器完全不同。其架構(gòu)設(shè)計(jì)將著重降低處理器之間的長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，從而降低系統(tǒng)能耗。新機(jī)器功耗大約為25至30兆瓦，僅僅是Summit的兩倍左右。

日本的E級(jí)超算路：最早明確E級(jí)發(fā)展計(jì)劃，芯片已經(jīng)研發(fā)完成

日本其實(shí)是最早明確研發(fā)E級(jí)計(jì)算發(fā)展路線(xiàn)的國(guó)家。

2013年12月，日本文部科學(xué)省推出百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)研發(fā)項(xiàng)目，旨在保持日本在計(jì)算科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。新的百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)研發(fā)被文部科學(xué)省列為“旗艦2020計(jì)劃”(Flagship 2020 Project)，由日本理化學(xué)研究所(RIKEN)的計(jì)算科學(xué)研究機(jī)構(gòu)(AICS)負(fù)責(zé)實(shí)施。

文部科學(xué)省2015年8月公布的2016年預(yù)算顯示，該計(jì)劃2016年獲得了76億日元的撥款，比前一年的39億日元增加了近一倍。

日本的預(yù)定計(jì)劃是，2018年完成E級(jí)機(jī)的制造并開(kāi)始量產(chǎn)，2019年進(jìn)行設(shè)置和調(diào)整，2020年投入運(yùn)行。

不過(guò)，2016年9月，在美國(guó)奧斯汀舉行的HPC用戶(hù)論壇上，該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、RIKEN的石川裕表示，正式運(yùn)行的時(shí)間可能會(huì)延后1~2年，但并未說(shuō)明延后的原因。有報(bào)道稱(chēng)，可能是由于半導(dǎo)體設(shè)計(jì)問(wèn)題導(dǎo)致的CMOS制造技術(shù)尚不成熟，或者是芯片開(kāi)發(fā)的時(shí)間比預(yù)期要長(zhǎng)。

在今年的ISC 2018上，石川裕介紹了日本E級(jí)計(jì)算機(jī)的研制進(jìn)展。日本的目標(biāo)是在2021年初，由富士通研制成功第一臺(tái)E級(jí)計(jì)算機(jī)“后京”(Post-K)，并部署在RIKEN，速度將是日本現(xiàn)有最快超級(jí)計(jì)算機(jī)“京”(K)的100倍。

石川裕介紹了日本E級(jí)計(jì)算機(jī)的研制進(jìn)展

今年6月，富士通宣布已完成后京計(jì)算芯片原型研制并開(kāi)始測(cè)試，作為首個(gè)基于ARMv8-A Scalable Vector Extension (SVE)架構(gòu)的48核芯片，這款芯片也體現(xiàn)了日本半導(dǎo)體工藝的發(fā)展。

同時(shí)，后京的系統(tǒng)軟件環(huán)境也已在部署中，按照日本政府規(guī)劃的9大重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域，部分目標(biāo)應(yīng)用亦已在進(jìn)行調(diào)試優(yōu)化。按照目前發(fā)布的進(jìn)展，日本在2021年實(shí)現(xiàn)E級(jí)計(jì)算的道路上頗為順利。

一位業(yè)內(nèi)人士向新智元透露，以前日本研制超級(jí)計(jì)算機(jī)“京”的時(shí)候，好幾年前就開(kāi)始宣揚(yáng)我們要怎么做怎么做，但到了E級(jí)機(jī)的“后京”，態(tài)度轉(zhuǎn)了180°，基本不愿透露任何實(shí)質(zhì)信息。

根據(jù)日本此前公開(kāi)的資料顯示，“后京”的研發(fā)秉持四項(xiàng)基本的設(shè)計(jì)方針：

1.能解決實(shí)際的社會(huì)和科學(xué)問(wèn)題;

2.在能效方面具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力;

3.最大程度地利用前任“京”確立的技術(shù)、人才和應(yīng)用;

4.2020年以后也能針對(duì)半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展實(shí)現(xiàn)有效的性能擴(kuò)展。

基于這四項(xiàng)方針，“后京”的開(kāi)發(fā)將通過(guò)系統(tǒng)與應(yīng)用的協(xié)同設(shè)計(jì)(Co-design)進(jìn)行，一是開(kāi)發(fā)下一代超算系統(tǒng)“后京”，二是面向“后京”的使用開(kāi)發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用，以解決革命性新藥開(kāi)發(fā)、生命科學(xué)計(jì)算、災(zāi)害預(yù)測(cè)、氣象預(yù)測(cè)、綠色能源系統(tǒng)實(shí)用、宇宙演化分析等9項(xiàng)重要的社會(huì)和科學(xué)問(wèn)題。

“后京”的開(kāi)發(fā)分為四個(gè)方面：架構(gòu)開(kāi)發(fā)、協(xié)同設(shè)計(jì)推進(jìn)、系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)、應(yīng)用開(kāi)發(fā)，AICS為此設(shè)立了4個(gè)專(zhuān)職研發(fā)團(tuán)隊(duì)。

E級(jí)超算：硬件先行還是軟件拉動(dòng)?

中國(guó)的超算為人詬病的一個(gè)很大原因，就是軟硬發(fā)展的不平衡。硬件速度上去了，但相關(guān)的軟件應(yīng)用跟不上。

但是，這方面的問(wèn)題也在得到解決。2016年11月，在美國(guó)鹽湖城舉行的2016年全球超級(jí)計(jì)算大會(huì)上，中國(guó)憑借“千萬(wàn)核可擴(kuò)展大氣動(dòng)力學(xué)全隱式模擬”研究成果一舉獲得“戈登?貝爾”獎(jiǎng)。該研究由“神威·太湖之光”提供運(yùn)算支撐，可有效開(kāi)展全球公里級(jí)氣象預(yù)報(bào)，與國(guó)際主流的大氣動(dòng)力模式相比，計(jì)算速度提升近10倍，與2015年獲得戈登?貝爾獎(jiǎng)的項(xiàng)目相比，計(jì)算效率提升10倍以上。

這是我國(guó)超算應(yīng)用團(tuán)隊(duì)首次獲得有著“超算應(yīng)用諾貝爾獎(jiǎng)”美譽(yù)的戈登?貝爾獎(jiǎng)，標(biāo)志著我國(guó)科研人員正將超級(jí)計(jì)算的速度優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

隨后在2017年，由清華大學(xué)、國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心、山東大學(xué)、南方科技大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué)、國(guó)家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心組成的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)，基于“神威·太湖之光”的強(qiáng)大計(jì)算能力，成功設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了高可擴(kuò)展性的非線(xiàn)性大地震模擬工具，充分發(fā)揮國(guó)產(chǎn)處理器在存儲(chǔ)、計(jì)算、通信資源等方面的優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)18.9P的非線(xiàn)性地震模擬，是國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)如此大規(guī)模下的高分辨率、高頻率、非線(xiàn)性塑性地震模擬，對(duì)未來(lái)的地震災(zāi)害救援演習(xí)、預(yù)防預(yù)測(cè)等研究具有重要的借鑒意義?！胺蔷€(xiàn)性大地震模擬”贏得了2017年戈登?貝爾獎(jiǎng)。

天津超算中心也將依托天河三號(hào)超級(jí)計(jì)算機(jī)構(gòu)建超級(jí)計(jì)算與云計(jì)算和大數(shù)據(jù)深度融合的高性能計(jì)算服務(wù)平臺(tái)，將在長(zhǎng)效高分辨率氣候氣象預(yù)報(bào)、大規(guī)模航空航天數(shù)值風(fēng)洞、地震地質(zhì)研究和油氣能源勘探、腦科學(xué)與基因工程等生命科學(xué)研究等超大規(guī)模計(jì)算與模擬，以及涉及國(guó)計(jì)民生、信息安全的政務(wù)數(shù)據(jù)、醫(yī)療衛(wèi)生、基因健康、智慧城市、交通、地理、海洋等的大數(shù)據(jù)分析處理領(lǐng)域發(fā)揮強(qiáng)大支撐和平臺(tái)作用。

張?jiān)迫魅谓榻B，百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)的最大的問(wèn)題就是功耗控制，需要在半導(dǎo)體工藝上有很大的突破，才有可能把功耗控制在30兆瓦左右?！叭绻f(shuō)功耗控制沒(méi)有發(fā)生革命性的降低，以現(xiàn)在的技術(shù)去搭建的話(huà)，它的功耗可能會(huì)達(dá)到一百兆瓦，就沒(méi)法用了。電費(fèi)也太貴，1年的電費(fèi)相當(dāng)于十億人民幣。所以，國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)就是看誰(shuí)有本事在30兆瓦的功耗預(yù)算的前提下，能夠造出百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)，這個(gè)是目前最大的挑戰(zhàn)?！?/p>