每秒20亿亿次！比“神威·太湖之光”快60%！美国造出“世界最强”超算

超级计算机“顶点”由一排排电冰箱大小的黑色模块单元构成，总重340吨。

图片来源：纽约时报

美国能源部下属橡树岭国家实验室（ORNL）6月8日发布新一代超级计算机Summit，其浮点运算速度峰值达每秒20亿亿次 (200PFlops)，性能超过此前世界最强的中国超算“神威·太湖之光”（浮点运算峰值每秒12.5亿亿次）约60%，将帮助美国问鼎阔别近5年之久的全球超算500强（Top500）榜单。

在这个云计算和大型数据中心的时代，超级计算机已经失去了一些吸引力，但许多棘手的计算问题需要巨型机器。去年的一份美国政府报告称，美国应该加大对超级计算机的投资，方能与中国在核武器和超音速飞机等国防项目上保持同步，以及激发航空航天、石油开发和制药领域的商业创新。

Summit超算由IBM制造，占据了相当于两个网球场的空间；同时，为了冷却其37,000 个处理器，其周边循环系统每分钟消耗4,000 加仑的水。橡树岭国家实验室说，Summit的峰值算力达到200 PFlops。这比典型的笔记本电脑快上100万倍，几乎是中国排名第一的神威·太湖之光的两倍（注：此处引用Wired的说法，但如同用峰值算力对比，应为约1.6倍）。

Summit超级计算机4608台服务器的内部

图片来源：Oak Ridge国家实验室

在早期的测试中，橡树岭国家实验室的研究人员使用Summit超算在一个分析人类基因组序列之间差异的项目中每秒执行10的18次方（quintillion）次以上的计算。他们声称这是科学计算首次达到这一的计算规模。

这台最新款的超级计算机，不仅仅对算力的地缘政治意义重大，同时也精心设计，比以前的超级计算机更适合运行机器学习技术。

橡树岭国家实验室称，Summit超算使用了4608个计算服务器，每个计算服务器中又含有两个IBM公司生产的22核Power9处理器和6个英伟达公司生产的Tesla V100图形处理单元加速器。这样算下来，Summit拥有近28,000个Nvidia GPU，和9000多个IBM CPU。

对于超级计算机来说，这样大量使用GPU并不常见，所以这样设计，也是期望它在使用机器学习技术解决重大科学问题上有所突破，橡树岭国家实验室主任Thomas Zacharia表示。“我们着手打造世界上最强大的超级计算机，”他说，“但它也是世界上最聪明的超级计算机。”

UIUC国家超级计算应用中心研究员Eliu Huerta将Summit超算的庞大GPU池描述为“像梦境一样”。Huerta先前在一台名为Blue Waters的超级计算机上使用机器学习技术，来检测来自LIGO天文台的数据中的引力波。LIGO天文台的两位创始人因此获得了2017年的诺贝尔物理学奖。Huerta希望未来Summit可以帮助分析将于2019年部署的大型综合测量望远镜的图像数据，每晚预计有约15 TB之多。

Summit超算也将用于化学和生物学领域的深度学习。Zacharia表示，它可以被使用在某能源部项目上，项目中包括2200万退伍军人的医疗记录，其中约有25万人的完整基因组序列。

不过，Summit即将引领的是十亿亿次级别的争夺，而百亿亿次的“E级” （exascale) 超算被公认为“超算界的下一顶皇冠”，目前中、美、欧、日四强正在卯足劲向这一目标冲刺。

目前，全球有多个国家正竞相研发E级超算。中国计划于2020年推出首台E级超算；美国能源部启动了“百亿亿次计算项目（Exascale Computing Project）”，希望于2021年至少交付一台E级超算，其中一台的名字为“极光（Aurora）”，初步规划峰值运算能力超过每秒130亿亿次，内存超过8PB，系统功耗约为40MW。

美国信息技术与创新基金会全球创新政策副总裁Stephen Ezell说，如果Summit超算的继任者Aurora按计划完成，美国可能会在2021年完成该目标。（但由于该计划之前曾被推迟，这个时间点可能会发生变化）

今年春天，特朗普政府曾要求3.76亿美元的额外资金预算，来帮助实现2021年的目标，据悉，该预算已经被美国国家立法委员批准。“高性能计算对于一个国家的国家安全，经济竞争力和应对科学挑战的能力来说绝对是必不可少的，”Ezell说。

国内现在同时启动了三大百亿亿次超算研发，分别是国防科大/天津超算中心的天河三号、中科曙光的E级超算以及江南所/济南超算中心的神威E级。以上三套百亿亿次超算中，有一条要求是共同的，那就是核心处理器必须是国产的，神威·太湖之光上已经用了国产申威SW26010处理器。

图片来源：新华网

就在上月，我国在国家超算天津中心发布我国新一代百亿亿次（1000PFlops）超级计算机“天河三号”原型机，目前其综合运算能力与‘天河一号’相当，该原型机将于今年6月部署，年底正式投入使用。完整版的“天河三号”将在2020年交付，在进度上比对手暂时领先。

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