美國(guó)“頂點(diǎn)”超“太湖之光”，重新登頂

近日消息，據(jù)美國(guó)媒體報(bào)道稱(chēng)，橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室對(duì)外宣布，他們已經(jīng)造出一臺(tái)名為“頂點(diǎn)”的超級(jí)計(jì)算機(jī)，其運(yùn)算能力是目前“世界最強(qiáng)大的”。

從官方公布的數(shù)據(jù)看，“頂點(diǎn)”的浮點(diǎn)運(yùn)算速度峰值可達(dá)每秒20億億次。其中使用了4608個(gè)計(jì)算服務(wù)器，每個(gè)計(jì)算服務(wù)器中又含有兩個(gè)國(guó)際商用機(jī)器公司生產(chǎn)的22核Poewr 9處理器和6個(gè)NVIDIA生產(chǎn)的TeslaV100圖形處理單元加速器。

此前，在2017年年底公布的全球超算500強(qiáng)榜單中，中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)“神威·太湖之光”位于榜首，其浮點(diǎn)運(yùn)算速度峰值可達(dá)每秒12.5億億次，持續(xù)運(yùn)算速度為每秒9.3億億次。

過(guò)去五年，一直是中國(guó)擁有世界上運(yùn)行速度最快的計(jì)算機(jī)，但美國(guó)憑借推出的“頂點(diǎn)”(Summit)超級(jí)計(jì)算機(jī)，重新在這一領(lǐng)域贏得了領(lǐng)先位置。超級(jí)計(jì)算機(jī)可以加快人工智能(AI)和大數(shù)據(jù)等前沿技術(shù)的發(fā)展，是中美兩國(guó)不斷升級(jí)的科技競(jìng)爭(zhēng)的核心。中國(guó)、日本和歐洲正在開(kāi)發(fā)速度更快的計(jì)算機(jī)，意味著美國(guó)在這一領(lǐng)域的領(lǐng)先只是暫時(shí)的。

中國(guó)仍然是全球擁有超級(jí)計(jì)算機(jī)數(shù)量最多的國(guó)家。而且中國(guó)、日本和歐洲正在開(kāi)發(fā)速度更快的計(jì)算機(jī)，這就意味著，美國(guó)在這一領(lǐng)域的領(lǐng)先只是暫時(shí)的。

像“頂點(diǎn)”這樣的超級(jí)計(jì)算機(jī)，需要花費(fèi)了美國(guó)政府2億美元的資金，可以加快計(jì)算前沿技術(shù)的發(fā)展，如人工智能(AI)和處理大量數(shù)據(jù)的能力，這些技能可以用來(lái)幫助解決科學(xué)、工業(yè)和國(guó)家安全方面的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

現(xiàn)在，超級(jí)計(jì)算機(jī)可以執(zhí)行的任務(wù)包括模擬核試驗(yàn)、預(yù)測(cè)氣候變化趨勢(shì)、發(fā)現(xiàn)石油儲(chǔ)藏和破解加密代碼等。科學(xué)家們表示，在醫(yī)學(xué)、新材料和能源技術(shù)等領(lǐng)域的新突破和新發(fā)現(xiàn)，將依賴(lài)于“頂點(diǎn)”為代表的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

IBM研究院(IBM Research)為“頂點(diǎn)”的研發(fā)提供了幫助，其負(fù)責(zé)人約翰·凱利(John E. Kelly)指出：“超級(jí)計(jì)算機(jī)可以應(yīng)用于大數(shù)據(jù)和人工智能。這就是未來(lái)的所在?！?/p>

過(guò)去20多年，一個(gè)由計(jì)算機(jī)科學(xué)家組成的小型團(tuán)隊(duì)對(duì)全球超級(jí)計(jì)算機(jī)按運(yùn)算能力進(jìn)行了排名，編制了一個(gè)世界超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)(Top 500)榜單。這個(gè)團(tuán)隊(duì)由美國(guó)田納西大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)家杰克·唐加拉(Jack Dongarra)領(lǐng)導(dǎo)。最新的榜單將于本月晚些時(shí)候公布，但唐加拉稱(chēng)，他確信“頂點(diǎn)”的運(yùn)算速度會(huì)是最快的。

最近一期的500強(qiáng)榜單是去年11月公布的，位于榜首位置的中國(guó)“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)，這臺(tái)計(jì)算機(jī)位于中國(guó)國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心。如果“頂點(diǎn)”的運(yùn)算速度確實(shí)達(dá)到了20億億次，那么其速度是前者的兩倍多。

“頂點(diǎn)”由一排排黑色、冰箱大小的單元組成，總重量達(dá)340噸，放在一間面積達(dá)9250平方英尺(約合860平方米)的機(jī)房?jī)?nèi)。它由來(lái)自IBM的9216枚中央處理芯片和來(lái)自英偉達(dá)的27648枚圖形處理器提供計(jì)算能力，這些處理器由長(zhǎng)達(dá)185英里的光纖電纜連接在一起。

冷卻“頂點(diǎn)”每分鐘需要4000加侖的水，而這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)消耗的電力足以供8100個(gè)美國(guó)家庭使用。

在全球超級(jí)計(jì)算機(jī)競(jìng)賽“沖刺”之際，美國(guó)的亞馬遜、Facebook和谷歌以及中國(guó)的阿里巴巴、百度和騰訊等互聯(lián)網(wǎng)巨頭正競(jìng)相開(kāi)發(fā)云計(jì)算和人臉識(shí)別等技術(shù)。

超級(jí)計(jì)算機(jī)是衡量一個(gè)國(guó)家科技實(shí)力的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然，這是一個(gè)狹義的衡量標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樵歼\(yùn)算速度只是計(jì)算性能的一個(gè)要素。另一個(gè)要素是軟件，它讓機(jī)器獲得了生命。

包括橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在內(nèi)，美國(guó)政府擁有多個(gè)實(shí)驗(yàn)室。這些實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們正在對(duì)一些領(lǐng)域進(jìn)行探索性研究，比如利用新材料讓道路更加堅(jiān)固，設(shè)計(jì)出可用于電動(dòng)汽車(chē)或電網(wǎng)的儲(chǔ)能裝置，以及核聚變利用等潛在能源。所有這些領(lǐng)域都可以從超級(jí)計(jì)算機(jī)的發(fā)展中獲益。

橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室主任托馬斯·扎卡里亞與“頂點(diǎn)”超級(jí)計(jì)算機(jī)合影

例如，對(duì)氣候進(jìn)行建模，可能需要在超級(jí)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行數(shù)天的代碼，處理大量的科學(xué)數(shù)據(jù)，如濕度和風(fēng)的形態(tài)，并對(duì)自然環(huán)境中所有的真實(shí)物理現(xiàn)象進(jìn)行建模。英偉達(dá)數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的計(jì)算機(jī)科學(xué)家兼總經(jīng)理伊恩·巴克(Ian Buck)稱(chēng)，這不是互聯(lián)網(wǎng)公司提供的云計(jì)算服務(wù)所能有效運(yùn)行的任務(wù)。

位于美國(guó)伊利諾伊州的阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Argonne National Laboratory)副主任里克·史蒂文斯(Rick Stevens)稱(chēng)：“科技行業(yè)非常了不起，我們一直與他們合作。但谷歌永遠(yuǎn)不會(huì)研發(fā)新材料或設(shè)計(jì)安全的核反應(yīng)堆?！?/span>

在橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室主任托馬斯·扎卡里亞(Thomas Zacharia)以一個(gè)大型健康研究項(xiàng)目為例，描述了超級(jí)計(jì)算機(jī)的未來(lái)。“頂點(diǎn)”已經(jīng)開(kāi)始接收和處理由“百萬(wàn)老兵計(jì)劃”(Million Veteran Program，MVP)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。該項(xiàng)目招募志愿者，讓研究人員獲得他們所有的健康記錄，為基因分析提供血液檢測(cè)，并回答有關(guān)他們生活方式和習(xí)慣的調(diào)查問(wèn)題。到目前為止，已經(jīng)有67.5萬(wàn)名退伍軍人加入該項(xiàng)目;其目標(biāo)是到2021年加入該項(xiàng)目的退伍軍人達(dá)到100萬(wàn)。

扎卡里亞稱(chēng)，最終的發(fā)現(xiàn)可以“幫助我們找到治療退伍軍人的新方法，并對(duì)整個(gè)精準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域做出貢獻(xiàn)”。

J·邁克爾·加齊亞諾(Dr. J. Michael Gaziano)博士是“百萬(wàn)老兵計(jì)劃”的首席研究員，同時(shí)也是哈佛醫(yī)學(xué)院(HarvardMedicalSchool)教授。他說(shuō)，從潛在受益來(lái)講，這個(gè)項(xiàng)目是現(xiàn)代增強(qiáng)版的“弗雷明漢心臟研究(Framingham Heart Study)”項(xiàng)目。后者始于1948年，在馬薩諸塞州的一個(gè)小鎮(zhèn)跟蹤了約5000人。

通過(guò)幾十年的研究， “弗雷明漢心臟研究”項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)，心臟病遠(yuǎn)不是之前認(rèn)為的單一病因?qū)е碌募膊?，它有多種病因，包括血液膽固醇、飲食、鍛煉和吸煙等。

加齊亞諾博士稱(chēng)，今天，隨著數(shù)字健康數(shù)據(jù)大幅增長(zhǎng)和超級(jí)計(jì)算機(jī)的興起，人口科學(xué)可能正在進(jìn)入一個(gè)新的黃金時(shí)代。

他說(shuō)：“我們擁有這些龐大而雜亂的數(shù)據(jù)來(lái)創(chuàng)造一個(gè)新的領(lǐng)域——重新思考我們對(duì)疾病的看法。這真是一個(gè)激動(dòng)人心的時(shí)刻?！?/p>

盡管給人留下了深刻的印象，但“頂點(diǎn)”在500強(qiáng)榜單的位置可能很快被取代。在美國(guó)和其它國(guó)家，運(yùn)行速度為每秒100億億次的超級(jí)計(jì)算機(jī)正在研發(fā)中。美國(guó)能源部負(fù)責(zé)科學(xué)事務(wù)的副部長(zhǎng)保羅·達(dá)巴爾(Paul Dabbar)表示，在截至2019年9月的兩個(gè)財(cái)年，能源部用于高級(jí)計(jì)算項(xiàng)目的預(yù)算將增加39%。

達(dá)巴爾稱(chēng)：“我們這么做是為了幫助推動(dòng)超級(jí)計(jì)算機(jī)及其它領(lǐng)域的創(chuàng)新?！?/p>