美國能源部下屬橡樹嶺國家實驗室（ORNL）近日發布了新一代超級計算機“頂點”（Summit），其浮點運算速度峰值達每秒20億億次(200PFlops)，性能超過此前世界最強的中國超算“神威·太湖之光”（浮點運算峰值每秒12.5億億次）約60%，將幫助美國問鼎闊別近5年之久的全球超算500強榜單。

超算技術長期來被視為一個國家創新能力乃至綜合國力的象征，在諸如天氣預報、生命科學的基因分析、核工業、軍事、航天等高科技領域發揮著至關重要的作用，因此也成為大國角力的擂臺，當前競爭趨向白熱化。

不過，美國“頂點”即將引領的是十億億次級別的爭奪，而百億億次的“E級超算”被公認為“超算界的下一頂皇冠”，目前中、美、歐、日四強正在卯足勁向這一目標沖刺。

之前，我國在國家超算天津中心發布我國新一代百億億次（1000PFlops）超級計算機“天河三號”原型機，目前其綜合運算能力與‘天河一號’相當，該原型機將于年底正式投入使用。完整版的“天河三號”將在2020年交付，在進度上比對手暫時領先。

時隔5年，美國將重奪最強超算寶座

橡樹嶺國家實驗室稱，“頂點”使用了4608個計算服務器，每個計算服務器中又含有兩個IBM公司生產的22核Power9處理器和6個英偉達公司生產的Tesla V100圖形處理單元加速器。使其浮點運算速度峰值可達每秒20億億次(200PFlops)。

此前，在2017年年底公布的全球超算500榜單中，中國超級計算機“神威·太湖之光”位于榜首，其浮點運算速度峰值可達每秒12.5億億次(125PFlops)，持續運算速度為每秒9.3億億次(93.9PFlops)。

美國能源部長里克·佩里說，“頂點”超算將給能源研究、科學發現、經濟競爭力和國家安全帶來深遠影響。

橡樹嶺國家實驗稱，“頂點”將為能源、先進材料、人工智能等領域的研究提供前所未有的運算能力，并列舉天體物理學、材料學、癌癥監測、系統生物學領域的科學家評論，暗示有望給這些領域的研究帶來突破。

橡樹嶺國家實驗負責人托馬斯·扎卡里亞（Thomas Zacharia）表示，橡樹嶺國家實驗從75年前成立伊始，就確立了解決國家層面重大難題的文化和傳統，1988年，實驗室的科學家們完成了首次G浮點（gigaflops）運算，1998年完成了首次T浮點（teraflops）運算，2008年完成了首次P浮點（petaflops）運算，2018年又完成了首次exaops計算。實驗室的科學家和工程師們的開拓性研究在美國歷史上發揮了關鍵作用，并將繼續影響未來。我們期待科研用戶使用“頂點”進行研究，也將繼續謀求在科研領域再領先75年。

“E級超算賽跑”中國暫時領先

不過，速度達到百億億次級別的E級超算才被公認是“超算界的下一頂皇冠”，目前，中、美、歐、日都在向這個目標全力沖刺，中國在進度上暫時處于領先位置。

國家超算天津中心當日對外展示了我國新一代百億億次超級計算機“天河三號”原型機，這也是該原型機首次正式對外亮相。據介紹，“天河三號”原型機將于今年6月部署，年底正式投入使用。

“天河三號”型機由三組機柜組成，每組機柜高2米左右，通身黑色，機身上嵌有藍綠兩條醒目的彩條，在彩條中間，“天河”兩個字異常醒目。

“‘天河三號’原型機采用全自主創新，自主飛騰CPU，自主天河高速互聯通信，自主麒麟操作系統，其綜合運算能力與‘天河一號’相當。”天津超算中心應用研發部副部長夏梓峻介紹說。

夏梓峻表示，“天河三號”原型機將于今年6月部署在天津超算中心，年底將正式上線投入使用。“原型機的作用是為了驗證‘天河三號’的技術路線。”

國家重點研發計劃“高性能計算”重點專項總體專家組組長錢德沛教授表示，首套百億億次超級計算機預計將在2020年交付。

“‘天河一號’的運算能力已經飽和，而‘天河三號’的運算能力是‘天河一號’的200倍，存儲規模是‘天河一號’的100倍（使用全新的國產Matrix 2000加速器）。計算密度、單塊計算芯片計算能力、內部數據通信速率等方面也將得到極大提升。

國內現在同時啟動了三大百億億次超算研發，分別是國防科大/天津超算中心的天河三號、中科曙光的E級超算以及江南所/濟南超算中心的神威E級。以上三套百億億次超算中，有一條要求是共同的，那就是核心處理器必須是國產的，神威·太湖之光上已經用了國產申威SW26010處理器。

目前，全球有多個國家正競相研發E級超算。中國計劃于2020年推出首臺E級超算；美國能源部啟動了“百億億次計算項目（Exascale Computing Project）”，希望于2021年至少交付一臺E級超算，其中一臺的名字為“極光（Aurora）”，初步規劃峰值運算能力超過每秒130億億次，內存超過8PB，系統功耗約為40MW。

美國在下一代超算技術方面的研發總投入將達到4.3億多美元，用美國能源部部長里克·佩里的話說，這些資金就是劍指“下階段研發百億億次系統的全球競賽”。

此外，歐盟預計于2022年—2023年交付首臺E級超算，使用的是美國、歐盟處理器，架構有可能類似ARM；日本發展E級超算的“旗艦2020計劃”由日本理化所主導，完成時間也設定在2020年。