E級時代已至，各國高算力HPC系統(tǒng)開發(fā)提上日程

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/周凱揚(yáng)）在去年Frontier超算首次公開突破E級算力以后，各國近期都紛紛傳出消息，加快HPC算力資源的建設(shè)，爭取早日實(shí)現(xiàn)E級甚至對未來ZettaSscale的算力開始布局。盡管ZettaSscale離我們還有比較遠(yuǎn)的距離，但從今年開始，E級算力系統(tǒng)絕對會成為新的戰(zhàn)場。

美國——霸主地位不可丟

2022年9月，美國新興技術(shù)與創(chuàng)新基金會（ITIF）發(fā)布了《在Exascale時代保持美國HPC領(lǐng)先地位》的報道，其中就提到了HPC代表了一個國家的關(guān)鍵戰(zhàn)略實(shí)力，美國應(yīng)該憑借自身的半導(dǎo)體實(shí)力在HPC系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用上都保持在領(lǐng)先地位。

從TOP500的排名角度上來說，盡管美國在頂級超算的算力排名上占有優(yōu)勢，但其實(shí)在系統(tǒng)數(shù)量上仍將中國視為威脅。再加上AL/ML為硅谷注入的這股新動力，使得HPC的建設(shè)尤其是高AI算力的HPC系統(tǒng)，變得更具有吸引力。

所以美國也開始仿照中國打造區(qū)域化算力的操作，例如CHIPS法案中就提出，要在未來五年中投入近100億美元建設(shè)區(qū)域技術(shù)和創(chuàng)新中心，并在其中發(fā)展區(qū)域超算中心，方便產(chǎn)學(xué)研界和政府合作，將其轉(zhuǎn)換為商業(yè)化產(chǎn)品，進(jìn)一步提高美國尖端科技的競爭力。

英國——提振本土HPC市場

在英國的春季預(yù)算聲明中，指出英國政府將提供9億英鎊的資金，用于支持英國提供一個公共E級算力的超級計算機(jī)，這也是他們?nèi)ツ?月發(fā)表的《未來計算獨(dú)立報道》一文中推薦的。英國在HPC的存在感不算很強(qiáng)，在超算領(lǐng)域更加是如此，較新的超算系統(tǒng)除了英偉達(dá)為其打造的劍橋1號外，TOPS500中榜上有名的只有14臺。

盡管這一計劃的初衷是好的，但對于本土企業(yè)來說并沒有給出任何承諾。為此，Graphcore近日就發(fā)布了一篇寫給英國首相的公開信，其中提到希望這筆預(yù)算中能分出大部分交給英國供應(yīng)商，否則這筆看似不小的資金很快就會被美國芯片制造商，比如英偉達(dá)等巨頭給消耗掉。

像Graphcore這樣的企業(yè)，其實(shí)已經(jīng)在海外的HPC市場中闖出了一些名聲，其IPU也在多個計算設(shè)施中被使用。但如果英國政府開啟所謂的E級系統(tǒng)招標(biāo)，CPU和GPU這些組件肯定會預(yù)定英特爾、AMD和英偉達(dá)，但如果英國政府愿意在這些系統(tǒng)中用到本國自研的AI加速器，不僅能夠促進(jìn)本土HPC企業(yè)的發(fā)展，也有助于實(shí)現(xiàn)這些系統(tǒng)的技術(shù)多樣性。

中國——數(shù)字經(jīng)濟(jì)下的搶手資源

由于地緣政治沖突等原因，如今國內(nèi)不僅一些超算中心尚在部署中的超算系統(tǒng)無法透露部署信息，連一些網(wǎng)絡(luò)公司自己找服務(wù)器供應(yīng)商開發(fā)并部署的系統(tǒng)也都無法公開。比如在去年的中國HPC TOP100榜單中，過去的兩巨頭神威太湖之光和天湖二號升級系統(tǒng)已經(jīng)退居第三和第五席，如今的第一名和第二名均為部署在網(wǎng)絡(luò)公司、采用CPU+GPU異構(gòu)眾核處理器的主機(jī)系統(tǒng)。

這兩臺系統(tǒng)的峰值算力分別達(dá)到了390Pflops和240Pflops，如果向TOP500提交測試成績的話，應(yīng)該可以拿到第四名和第六名的成績。不過網(wǎng)絡(luò)公司部署這些機(jī)器主要是用于算力服務(wù)，并不會花大把時間去跑這些測試。

加上一些下一代超算中心系統(tǒng)的傳聞，國內(nèi)可以說是已經(jīng)邁進(jìn)或是達(dá)到Exascale級計算的門檻了。這也與國內(nèi)對于先進(jìn)計算的政策有關(guān)，在數(shù)字經(jīng)濟(jì)時代下，無論是HPC通用算力還是AI算力都已經(jīng)成了全新的資源。

國內(nèi)企業(yè)雖然在HPC處理器上的進(jìn)度要稍微落后一些，但高速互聯(lián)、處理器加速部件和高性能算法上的研究可不輸于人。再加上最近ChatGPT之類的超大規(guī)模并行應(yīng)用的加速，都對E級以上的計算提出了要求。

根據(jù)傳聞，國內(nèi)可能在2025年之前建成10臺E級超算，而美國目前已知的在建E級系統(tǒng)只有三個，足以看出國內(nèi)對HPC算力的重視。但與此同時，我們還需要關(guān)注提高系統(tǒng)效率之類的優(yōu)化，以及最重要的軟件開發(fā)，要知道美國能源部花在E級超算的大量資金中，一半都是用于軟件開發(fā)的。

至于公共算力這塊，國內(nèi)也在堅持推進(jìn)更高的算力，例如2020年在內(nèi)蒙古部署的高性能公共服務(wù)平臺“青城之光”，即便在2022年的榜單上依然有著15名的成績。未來國內(nèi)無論是超算中心、網(wǎng)絡(luò)公司，甚至是學(xué)府，都會加速邁入E級的步伐，云化E級超算也將逐步成為現(xiàn)實(shí)。