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“瑯琊榜”上的高手——超级计算机神威·太湖之光

  在全球超算界的“瑯琊榜”上,来自中国的超级计算机已经连续五年占据榜首。2017年的武林霸主“神威·太湖之光”,它的运算速度更是领先了第二名“天河二号”接近三倍。中国与美国争夺超算领域,从双方的你追我赶到中国的强势突起,靠的就是中国超算的自主创新。


  “神威·太湖之光”,乍一听这个名字,有人会问:这是什么?是金庸笔下的武林高手?还是“瑯琊榜”中的稀世高人?


  实际上,这个颇具武侠风的名字属于中国自主研发的世界上运算速度最快的超级计算机。

  

“瑯琊榜”上的高手——超级计算机神威·太湖之光

  神威·太湖之光(来源:视觉中国)


  什么是超算?


  超级计算机是指由数千甚至更多处理器组成、能计算普通电脑和服务器不能完成的大型复杂课题的电脑,被誉为“电脑中的珠穆朗玛峰”。现有的超级计算机运算速度大都可以达到每秒一兆(Trillion,万亿)次以上。


  超算是解决国家经济建设、社会发展、国防建设等领域重大挑战性问题的重要手段,已成为世界各国争夺的一个战略制高点。


  超算能算啥?


  作为“现代科学技术的大脑”,超级电脑已成为解决重大工程和科学难题时难以取代的工具。


  简而言之,超算是名副其实的“神算子”:能算天,能算地,能算“命”。借助超算,可以解决在交通工具制造、气候问题、生物信息、地震监测、地球科学、天体物理、公共健康、材料科学、人类/组织系统研究等领域的挑战性问题。


  截至2017年,中国共建成六座超算中心,分别为国家超级计算天津中心、国家超级计算长沙中心、国家超级计算济南中心、国家超级计算广州中心、国家超级计算深圳中心和国家超级计算无锡中心。


  开头提到的“神威·太湖之光”是由国家平行电脑工程技术研究中心研制、安装在国家超级计算无锡中心的超级电脑。它的浮点运算速度最高可以达到12.5亿亿次/秒。换一个角度看,如果地球上的70亿人每人手拿一个计算器,需要花32年时间才能完成。“神威·太湖之光”在1分钟内的运算量,比美国最顶尖的超级电脑——田纳西州的“泰坦”的运算速度高出四倍。要计算一年当中世界上什么地方的风力最强,过去在中国需要花费三个月时间。“神威·太湖之光”则可在一周内找到答案。


  由德国和美国的几位专家共同汇编的“TOP500”是针对全球已知最强大的500个电脑系统做出排名与详细介绍的项目。从1993年开始,每隔半年他们就会公布这样一份超算领域的“瑯琊榜”。在2017年11月公布的排名上,“神威·太湖之光”连续第四次占据榜首,稳居武林之巅。此前曾经六连冠的,来自中国国家超级计算广州中心的“天河二号”排在第二。来自瑞士的“代恩特峰”(Piz Daint)、来自日本的“晓光”和来自美国的“泰坦”(Titan)分列三至五位。

  

“瑯琊榜”上的高手——超级计算机神威·太湖之光

  2017年11月 TOP10(来源:TOP500网站)


  中国在第四次产业革命的核心动力——超算上超越了“电脑之祖”美国,确立了自己在全球超算领域领先地位。


  中国的这次超越是全方位的,在前十中,它有世界上最好和第二好的超级电脑,而美国的超算仅排5至8位。


  所有上榜的500个超算中,中国有202台,高于美国的143台,在“质”和“量”上,中国都遥遥领先,占比达到40%,美国所占的比例不足三分之一。其他国家的上榜超算数量——日本(35台)、德国(21台)、法国(18台)、英国(15台)并不能跟中美相比,而韩国则只有两台用于气象厅的超算上榜(分列57、58位)。

  

“瑯琊榜”上的高手——超级计算机神威·太湖之光

  2017年11月主要国家排名(来源:TOP500网站)


  中国此次在排名上超越美国,并不是一蹴而就的。事实上,很长一段时间里,在超算领域中国与美国呈现出“双强并立”的局面。


  在2015年6月及之前,中国与美国的差距还是很明显的,此时全球超算领域可以说是美国一家独大。从2015年下半年开始,中美之间的差距逐渐缩小,并且出现了冠亚军交替的景象。其中在2016年11月,中美两国还并列榜单第一。直至2017年11月,中国才第一次大幅度领先美国,坐稳头名。

  

“瑯琊榜”上的高手——超级计算机神威·太湖之光

  (数据来源:TOP500网站)


  对于中国超算的国产化情况,中国电脑学会高性能计算专委会秘书长张云泉介绍说,按照评估,“天河”系列的国产化程度是70%左右,济南超算中心的“神威蓝光”超级电脑能达到85%以上,“神威·太湖之光”的处理器则是全国产的。


  “中国已在这场比赛中大幅领先”,美国劳伦斯伯克利国家实验室副主任西蒙(Horst Simon)说道:“超级电脑系统的每一部件均在中国本土制造,意义重大。”该实验室是超级电脑的主要使用者,并且协助编制全球超级电脑500强名单。“TOP500”网站则评论说,“神威·太湖之光”的性能结束了“中国智慧依靠西方技术才能在超算领域拔得头筹”的时代。


  《华尔街日报》(The Wall Street Journal)也称:“凭借一套搭载本土自主研发处理器晶片的世界一流超级电脑系统,中国巩固了在这一电脑最高领域的领导地位。”


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70年·中国声|“神威·太湖之光”:超算人的“新盘算”

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