在最新出爐的全球超級(jí)計(jì)算機(jī)TOP500的榜單中，美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室發(fā)布的超算“頂點(diǎn)”(Summit)奪冠，此前曾四連冠的中國(guó)“神威·太湖之光”位居亞軍。中美兩國(guó)之間的超級(jí)計(jì)算機(jī)之爭(zhēng)引發(fā)熱議。但在世界范圍內(nèi)，除了中美之外，日本也成為不可忽視的對(duì)手。

日本超算欲在2021年?duì)帄Z世界第一

近日，據(jù)IEEE(電氣和電子工程師協(xié)會(huì))官網(wǎng)報(bào)道，日本計(jì)算機(jī)巨頭富士通和日本最大的研究機(jī)構(gòu)——日本理化研究所(RIKEN)已經(jīng)開始對(duì)下一代超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，他們認(rèn)為這將使日本重新回到全球超級(jí)計(jì)算機(jī)排名的領(lǐng)先位置。

這臺(tái)下一代超級(jí)計(jì)算機(jī)被稱為“Post-K超級(jí)計(jì)算機(jī)”(Post-K supercomputer)。富士通官方發(fā)布的信息稱，雙方合作的目標(biāo)是“創(chuàng)造世界上性能最高的超級(jí)計(jì)算機(jī)”，“其應(yīng)用執(zhí)行性能是京超級(jí)計(jì)算機(jī)的100倍”。他們計(jì)劃在2021年前后在屬于政府的理研中心安裝這臺(tái)加強(qiáng)型機(jī)器。

屆時(shí)，如果執(zhí)行成功，那么Post-K超算將進(jìn)入百億億次級(jí)別(exascale)，1 exaflops表示每秒一佰京/一億億億(10的18次方)次浮點(diǎn)運(yùn)算，1京代表1兆的1萬倍。

日本現(xiàn)在最強(qiáng)的超算也是上述兩家機(jī)構(gòu)合作開發(fā)的京(Kyo)，它的名字來源于日本數(shù)字，京K的名字就來源于日文單詞Kei。京是首個(gè)達(dá)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(xiàn)有的超算相比，Post-K超算最大的變化就是處理器從SPARC64架構(gòu)全面轉(zhuǎn)向ARM，此前富士通已經(jīng)宣布推出自主研發(fā)的ARMv8 SVE(可伸縮矢量擴(kuò)展)芯片，使用了512bit浮點(diǎn)運(yùn)算單元，每個(gè)節(jié)點(diǎn)使用48核+2輔助核，IO及計(jì)算節(jié)點(diǎn)則是48核+4輔助核結(jié)構(gòu)。

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(diǎn)總數(shù)。但是，位于神戶的理研計(jì)算科學(xué)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(shí)上，它可能是世界上最大的超級(jí)計(jì)算機(jī)。”

目前，Post-K超算已經(jīng)完成了CPU原型開發(fā)，正在進(jìn)行功能測(cè)試。根據(jù)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(dá)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(shí)現(xiàn)了100倍的性能提升。

中美超算之爭(zhēng)，中國(guó)還有反超機(jī)會(huì)嗎?

始于1993年的全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單，由國(guó)際組織TOP500編制，每半年發(fā)布一期，是給全球已安裝的超級(jí)計(jì)算機(jī)排座次的知名榜單。

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

中國(guó)長(zhǎng)期在超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域保持的優(yōu)勢(shì)，對(duì)美國(guó)政府和研究機(jī)構(gòu)觸動(dòng)很大，也促使美國(guó)加大投入研發(fā)新一代超級(jí)計(jì)算機(jī)。尤其是特朗普就任以后，卻對(duì)超算重視有加，在砍掉了很多科學(xué)研究預(yù)算的情況下，超算的預(yù)算不但沒砍，反而增加了。

這次“頂點(diǎn)”以每秒12.23億億次的浮點(diǎn)運(yùn)算速度奪冠，也突顯了美國(guó)想要繼續(xù)保持全球超級(jí)大國(guó)地位，在超算領(lǐng)域重回榜首的決心。“高性能計(jì)算對(duì)于國(guó)家安全、經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力和應(yīng)對(duì)科學(xué)挑戰(zhàn)的能力來說至關(guān)重要，若算力不足，很難維持科技發(fā)展的持續(xù)領(lǐng)先。”清華大學(xué)教授、國(guó)家超級(jí)計(jì)算無錫中心主任楊廣文曾在接受媒體采訪時(shí)稱。

那么對(duì)于中國(guó)來說，面對(duì)美國(guó)、日本等國(guó)家的挑戰(zhàn)，未來能否有機(jī)會(huì)再次實(shí)現(xiàn)反超?

從最新公布的榜單看，美國(guó)在本期超算榜單的頂部取得優(yōu)勢(shì)，但中國(guó)仍在一些指標(biāo)上名列第一。例如，在上榜的超算總數(shù)上，中國(guó)以206臺(tái)位居第一，而美國(guó)只有124臺(tái)。從研發(fā)超算的廠商來看，中國(guó)聯(lián)想以119臺(tái)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(jí)超算的天下。E級(jí)超算被全世界公認(rèn)為超算界下一個(gè)世界冠軍，它的運(yùn)算能力可以達(dá)到百億億次超級(jí)計(jì)算，相比之下現(xiàn)在的“頂點(diǎn)”是十億億次級(jí)別。目前，中美日歐都有“E級(jí)超算”規(guī)劃，相關(guān)研發(fā)正在緊鑼密鼓推進(jìn)中。

今年5月在天津舉辦的第二屆世界智能大會(huì)上，中國(guó)國(guó)家超算天津中心對(duì)外展示了新一代百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)“天河三號(hào)”原型機(jī)。有關(guān)負(fù)責(zé)人表示，“天河三號(hào)”有望在2020研制成功。