在最新出爐的全球超級計算機TOP500的榜單中，美國橡樹嶺國家實驗室發(fā)布的超算“頂點”(Summit)奪冠，此前曾四連冠的中國“神威·太湖之光”位居亞軍。中美兩國之間的超級計算機之爭引發(fā)熱議。但在世界范圍內，除了中美之外，日本也成為不可忽視的對手。

日本超算欲在2021年爭奪世界第一

近日，據IEEE(電氣和電子工程師協(xié)會)官網報道，日本計算機巨頭富士通和日本最大的研究機構——日本理化研究所(RIKEN)已經開始對下一代超級計算機進行現場測試，他們認為這將使日本重新回到全球超級計算機排名的領先位置。

這臺下一代超級計算機被稱為“Post-K超級計算機”(Post-K supercomputer)。富士通官方發(fā)布的信息稱，雙方合作的目標是“創(chuàng)造世界上性能最高的超級計算機”，“其應用執(zhí)行性能是京超級計算機的100倍”。他們計劃在2021年前后在屬于政府的理研中心安裝這臺加強型機器。

屆時，如果執(zhí)行成功，那么Post-K超算將進入百億億次級別(exascale)，1 exaflops表示每秒一佰京/一億億億(10的18次方)次浮點運算，1京代表1兆的1萬倍。

日本現在最強的超算也是上述兩家機構合作開發(fā)的京(Kyo)，它的名字來源于日本數字，京K的名字就來源于日文單詞Kei。京是首個達到1億億次性能的超算，憑此拿下了2011年兩次TOP500冠軍，是2004年日本的地球模擬器超算被擠下第一之后日本再次拿到TOP500第一。

與現有的超算相比，Post-K超算最大的變化就是處理器從SPARC64架構全面轉向ARM，此前富士通已經宣布推出自主研發(fā)的ARMv8 SVE(可伸縮矢量擴展)芯片，使用了512bit浮點運算單元，每個節(jié)點使用48核+2輔助核，IO及計算節(jié)點則是48核+4輔助核結構。

出于戰(zhàn)略原因，富士通和理研都沒有透露Post-K超算的節(jié)點總數。但是，位于神戶的理研計算科學中心主任松岡聰(Satoshi Matsuoka)說，“這將是世界上最大的Arm系統(tǒng)，事實上，它可能是世界上最大的超級計算機。”

目前，Post-K超算已經完成了CPU原型開發(fā)，正在進行功能測試。根據富士通公布的信息，Post-K京超算的性能將是目前的100倍，也就是達到百億億次，而功耗只有30-40MW(1MW=1000KW)，相比之下京超算的功耗是12.7MW，也就是說日本下一代超算用3倍左右的功耗實現了100倍的性能提升。

中美超算之爭，中國還有反超機會嗎?

始于1993年的全球超級計算機500強榜單，由國際組織TOP500編制，每半年發(fā)布一期，是給全球已安裝的超級計算機排座次的知名榜單。

美國超算上一次在這個榜單上奪冠，還要追溯到2012年11月占據榜首的“泰坦”。隨后，中國的“天河二號”和“神威·太湖之光”連續(xù)5年占據頭名位置。

中國長期在超級計算機領域保持的優(yōu)勢，對美國政府和研究機構觸動很大，也促使美國加大投入研發(fā)新一代超級計算機。尤其是特朗普就任以后，卻對超算重視有加，在砍掉了很多科學研究預算的情況下，超算的預算不但沒砍，反而增加了。

這次“頂點”以每秒12.23億億次的浮點運算速度奪冠，也突顯了美國想要繼續(xù)保持全球超級大國地位，在超算領域重回榜首的決心。“高性能計算對于國家安全、經濟競爭力和應對科學挑戰(zhàn)的能力來說至關重要，若算力不足，很難維持科技發(fā)展的持續(xù)領先。”清華大學教授、國家超級計算無錫中心主任楊廣文曾在接受媒體采訪時稱。

那么對于中國來說，面對美國、日本等國家的挑戰(zhàn)，未來能否有機會再次實現反超?

從最新公布的榜單看，美國在本期超算榜單的頂部取得優(yōu)勢，但中國仍在一些指標上名列第一。例如，在上榜的超算總數上，中國以206臺位居第一，而美國只有124臺。從研發(fā)超算的廠商來看，中國聯想以119臺上榜而獲得第一。

至于榜首的你追我趕，在業(yè)界看來，未來很有可能是E級超算的天下。E級超算被全世界公認為超算界下一個世界冠軍，它的運算能力可以達到百億億次超級計算，相比之下現在的“頂點”是十億億次級別。目前，中美日歐都有“E級超算”規(guī)劃，相關研發(fā)正在緊鑼密鼓推進中。

今年5月在天津舉辦的第二屆世界智能大會上，中國國家超算天津中心對外展示了新一代百億億次超級計算機“天河三號”原型機。有關負責人表示，“天河三號”有望在2020研制成功。