全球50%以上份額被包攬，中美超級計算的競賽之路

中國已經成為全球擁有最多超級計算機的國家。根據(jù)上周發(fā)布的一份最新榜單，全球排名前500強的超級計算機中，有206臺是中國研制的；而美國僅擁有124臺。

多年來，美國長期主導著超級計算機市場，不過兩年前，中國開始進入中國超級計算機前500榜單。從去年秋天開始，中國超級計算機的制造開始發(fā)力，最新的榜單顯示，中國的優(yōu)勢進一步擴大。

中美包攬全球五大超級計算機廠商

根據(jù)全球超算500強榜單，目前超級計算機廠商排名前五的分別是聯(lián)想、惠普、浪潮、Cray和曙光，中國占三家，美國占兩家；市場份額依次為23.8%、15.8%、13.6%、11.2%、11%。作為世界高性能計算領域規(guī)模最大的權威會議之一，國際高性能計算大會每半年公布一次全球超級計算機TOP500榜單。

擁有研制超級計算機的能力被視作是一個國家科技實力的最好展現(xiàn)，因此也成為大國角力的擂臺，競爭趨于白熱化。然而強國大手筆投入打造的超級計算機過去大多用于國家級實驗室來支持政府項目，比如模擬核爆炸或者氣象變化，使用范圍并不廣，因此也迎來詬病。

芝加哥大學計算機系教授趙燕斌對第一財經記者表示：“超級計算機的象征意義大于實際。它能做的事情非常有限，更多是大國用來比拼國力的手段。超級計算機能完成的任務，現(xiàn)在依靠數(shù)據(jù)中心都能完成，而且速度還比超級計算機快?！睋?jù)了解，谷歌和Facebook已經在全球很多地方建立了這樣的數(shù)據(jù)中心，并且投入上億美元資金來維護運營。

盡管超級計算機是非常小眾的技術，但高性能計算是現(xiàn)代科學的基石，它讓研究人員能夠模擬并預測現(xiàn)實世界中可能發(fā)生的情況?，F(xiàn)在全球頂尖的500臺超級計算機當中有一半用于企業(yè)項目，越來越多的科研領域也開始廣泛部署超級計算機，比如醫(yī)藥、新材料和能源技術等。

天文學家計劃用它模擬超新星爆發(fā)，研究宇宙中重金屬元素的形成；材料科學家也能在原子層面模擬材料性質，找到超導體等新材料；在人工智能和醫(yī)療的交叉領域，醫(yī)生可以用它分析蛋白質和細胞功能，從而預防阿爾茨海默綜合征和心臟病等。

中國十年前就開始布局超級計算機，一開始吸收了國外的先進技術，不過現(xiàn)在已經開始大規(guī)模采用國內研發(fā)的技術。俄勒岡大學中國科學政策專家Richard Suttmeier教授表示：“高性能計算項目為中國的人工智能以及量子計算等領域提供了藍圖，人工智能和量子計算是技術的下一個前沿，將決定國家的經濟優(yōu)勢。”

根據(jù)研究機構Hyperion Research的數(shù)據(jù)，到2022年，全球超級計算機市場有望較2017年的規(guī)模翻番，達到95億美元。該機構將價值在50萬美元以上的計算機定義為超級計算機。

全球最大的AI超級計算機面世

盡管中國在擁有超級計算機的數(shù)量上占優(yōu)，但目前全球速度最快的超級計算機為美國所擁有。上個月，美國能源部發(fā)布了由IBM和英偉達最新合作研制成功的超級計算機Summit，計算能力打破了此前由中國神威·太湖之光保持的超級計算機領域的冠軍紀錄。

Summit目前為位于田納西的美國橡樹嶺國家實驗室（ORNL）使用。這臺超級計算機耗資2億美元打造，大小足足好比兩個網(wǎng)球場。英偉達CEO黃仁勛表示：“Summit是計算機的新物種，是全球最大的人工智能超級計算機，是一臺能夠自主學習的機器。從此軟件自己可以寫出人類無法寫出的軟件。”

Summit能夠解決目前機器學習與神經網(wǎng)絡等人工智能應用的性能瓶頸，測試時使用的程序包括海量的報告和醫(yī)療影像，以發(fā)現(xiàn)基因和癌癥的關系。IBMCEORometty表示：“現(xiàn)在它能幫助科學家一天完成實驗，找到癌癥的新化合物和新療法，而在過去，可能要耗費27年至1萬多年的時間。”

通過人工智能和高性能計算的結合，研究人員能夠從數(shù)據(jù)中獲得洞察，并加速科學探索的進程?！皩τ谖覀儊碚f，最在意的不僅是它頂尖的性能本身，而是我們可以利用Summit進行科學研究?！泵绹饦鋷X國家計算科學中心科學計算組負責人Tjerk Straatsma表示。

有了更強的計算能力，研究人員就能夠解決更大、更具挑戰(zhàn)性的問題，執(zhí)行更精準的仿真，并做出更準確的預測。Straatsma說道：“例如，研究人員計劃借助Summit打造一個項目，旨在預測氣候變化的長期影響。其他應用還包括加速新藥開發(fā)、提高植物燃料成本效益，或助力清潔的混合能源廣泛使用等?！?/p>

美國橡樹嶺國家實驗室的Summit超級計算機發(fā)布后，美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的Sierra和日本的ABCI（AIBridgingCloudInfrastructure）也將緊隨其后。黃仁勛表示：“對英偉達來說，這只是個開始。Summit當中使用的計算機架構未來將廣泛用于計算機的研制，這將是一個幾十億美元的市場。”

計算機限制了我們的想象力嗎

目前，研究人員已經開始著手解決下一代計算機的挑戰(zhàn)——研制E級超算（百億億級）的超級計算機?！皬默F(xiàn)在開始，我們啟程攀向下一座高峰?！秉S仁勛表示。美國的目標是在2021年至2023年之間造出至少一臺“百億億級”的超級計算機。

而中國、歐盟、日本在超級計算機領域的持續(xù)發(fā)力，或許也會對Summit榜首的寶座構成威脅。此前憑借神威·太湖之光，中國兩度拿下國際高性能計算應用領域的最高獎項“戈登·貝爾”獎。

5月17日在天津舉辦的第二屆世界智能大會上，國家超算天津中心就首次展示了有望達到E級超算水平的“天河三號”原機型。根據(jù)國家“十三五”高性能計算專項課題的公示，由中科曙光、國防科技大學和國家并行計算機工程技術研究中心牽頭的E級超級計算機有望于2020年建成。

中國的E級超算項目的核心技術將完全采用自主技術，包括核心處理器和基礎軟件。中國已經擁有6個超級計算中心，構建了從編譯器、操作系統(tǒng)、開發(fā)環(huán)境到應用平臺的完善的生態(tài)鏈。

國家重點研發(fā)計劃“高性能計算”重點專項總體專家組組長錢德沛教授表示：“中國過去在一些先進的硬件技術方面還落后于美國，但近年來我們已經越來越多地開始使用自主研發(fā)的芯片?，F(xiàn)在軟件是我們最需要攻克的難點，這還有待時日?！?/p>

總體而言，軟件對于超級計算機工程師來說是一大挑戰(zhàn)。過去衡量超級計算機的計算性能主要取決于它的計算能力，但是隨著超級計算機越來越多地被用來編寫用人工智能處理大量數(shù)據(jù)的軟件，在軟件應用中處理數(shù)據(jù)的速度通常比純粹的計算機的計算速度更為重要。

為此，田納西大學發(fā)布了一份基于另一個指標——軟件應用中的數(shù)據(jù)處理速度的超級計算機500強榜單，Summit在這份榜單中同樣居于榜首，而中國神威·太湖之光的排名滑落到了第六位。

不過，中國在軟件方面也在迎頭趕上。美國阿貢國家實驗室副主任RickStevens表示：“中國國家計算機實驗中心和美國的驚人的接近。中國的國家政策長期利好技術發(fā)展，超級計算機只是其中的一部分。”

在計算機技術發(fā)展突飛猛進的同時，有專家呼吁人類更多地去使用自己的大腦。約翰霍普金斯大學計算機系教授艾倫·尤爾（Alan Yuille）對第一財經記者表示：“個人而言，我并不認為計算機能夠解決大部分的問題，相反過分強大的計算能力會限制人們的想象力。我曾在參觀MIT計算機中心的時候，就說我們應該把所有的計算機關閉一周，這樣人們才能停下來用大腦來思考?！?/p>