美国重夺超算TOP500第一，中国还有反超机会吗？

6月20日，国际超算大会公布了新一期全球超级计算机top500榜单，“神威·太湖之光”以超第二名近三倍的运算速度夺得第一。6月20日下午3点，top500组织在法兰克福世界超算大会（isc）上，“神威·太湖之光”超级计算机系统登顶榜单之首，成为世界上首台运算速度超过十亿亿次的超级计算机。中国超级计算机虽然近几年一直蝉联世界超算top 500榜首，但在高性能计算机应用领域，基于神威·太湖之光运行的系统可算是真正的“前无古人”。

美国超算卷土重来意味着什么？中国还有反超的机会吗？超算未来的发展趋势是怎样的？为此，大院er访问了中国科学院计算技术研究所的张云泉研究员。

图1 6月25日公布的超算TOP500的前十名

问：在最近的超算排行榜上，美国多年后重回榜首，意味着什么？

答：超算TOP500每年发布两次，我们国家的天河2号和太湖之光，分别六次和四次拿到冠军，一共十次，相当于连续五年占据了TOP500的冠军位置。

图2 超级计算机“神威·太湖之光”

建立全面规范透明、标准科学、约束有力的预算制度，完善一般公共预算、政府性基金预算和专项预算（“三公”经费预算、债务预算、政府采购预算）相辅相成的全口径预算体系。美国总统奥巴马2月14日向国会提交了2012财年联邦政府预算提案，计划政府在新财年的预算总额将达到3.73万亿美元，在未来十年内，政府将通过减少开支、增加税收，从而削减预算赤字。其实，早在4月份时，特朗普已经发出过类似的言论，当时他在两分钟内连发六条推特，发泄对国会民主党人故意阻止预算法案通过令政府面临关门危机的不满，并在接受路透社专访时表示做好了政府关门的准备。

几年前，美国部署了三台百P（相当于十亿亿次）量级的超级计算机，每秒的运算速度可以达到100P到200P左右，分别是Summit、Sierra、Aurora三台机器。目标有三个：第一当然是为美国的国家实验室研发世界领先的超级计算模拟系统，保持美国科学创新的领导地位；第二是希望保持美国在超级计算机研制上的技术优势和领先水平；第三就是希望把TOP500第一的位置夺回来。为此美国大概拨款了5个亿美元的预算，计划在2018年年底推出第一台机器，重返Top500榜首。

但是美国终究无法继续容忍中国再霸占世界TOP500的冠军位置半年，将原来的计划提前了半年，于今年6月份就调整计划推出了Summit、Sierra两台机器，作为双保险争夺世界第一，Summit直接将峰值性能提升到200P，终于如愿夺回世界第一的位置，美国终于松了一口气，重新找到老大的感觉。其实美国最早是想用峰值180P的Aurora来作为选手争夺世界第一的，但是由于英特尔负责研制的新Xeon Phil无法按期完成，只好修改合同，直接去研发2021年完成的百亿亿次超级计算机A21。

图3 美国超级计算机Summit

问：中国在超算领域的实力到底怎么样？未来要解决哪些问题？

上式中都是水深的函数，其余量均为常量，所以可写出下式称为水跃函数，类似断面单位能量曲线，可以画出水跃函数曲线，如上图，有，即水跃函数最小值的水深等于该流量在已给明渠中的临界水深。全球超算top500最新榜单于周一发布，中国有202台超算上榜，创历史新高，而美国上榜超算数量则降至144台。坚持把学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想作为学习贯彻十九大精神的重中之重，必须把学习党的十九大精神与习近平总书记关于全面治国、民主法治的新理念、新思想、新战略结合起来，必须把学习党的十九大精神与把握新时代对人大工作的新要求结合起来，必须把学习党的十九大精神与立足西藏人大工作实际结合起来，必须把学习党的十九大精神与习近平总书记治边稳藏重要战略思想和“加强民族团结、建设美丽西藏”的重要指示以及给玉麦乡群众的回信精神结合起来，从常委会党组班子做起，从班子成员做起，紧密联系我区改革发展稳定大局和人大工作实际，在学懂弄通做实上下功夫，切实把强大思想武器转化为推动工作的实际成效。

图4 中国超算的跨越式发展

2016年世界马拉松大满贯每站比赛都有超过100个国家和地区的跑者参赛，6站赛事全马参赛人数累计23万，现场观众累计超过650万，赛事组织水平、关注程度、参赛人数、比赛成绩、完赛人数均位于世界马拉松比赛的最高水平。据介绍，本届中国赛战绩喜人，87名选手在“马拉松扑克”项目上超过准确记忆十副以上，31名选手在“马拉松数字”项目上准确记忆超过1000个以上，103个选手在“快速扑克”项目上用时均在120秒以内，在单项上都达到了“世界记忆大师”的标准。2004年世界珠心算联合会第一届珠心算比赛，陈冉冉1730分（加减550分、乘算585分，除算595分）夺冠，高了第4名土屋宏明390分之多（土屋加减390分，乘算420分，除算530分）。

但是我们也面临很多的困扰，我们的机器发展比较快，但是相应的应用和软件研制这块有点滞后，没有完全跟上，可能有投资原因，还有各种人才培养周期的原因。但是现在我们也在积极的解决这些问题，后期国家对软件研发、对人才的培养都加大了投资力度。这些问题还需要5到10年的时间去解决，达到平衡状态。

中国超算走过了一条比较特殊的路，就是机器发展拉动应用需求，也就是说我们机器的水平是超过了应用需求的。这是一种政府主导的快速发展模式。这个路现在是比较成功的。我们机器发展比较快，也带动应用的水平快速提升。但是未来我们希望能够用5到10年的时间，把这种发展模式转变成应用需求来拉动机器发展，这样更科学更合理。这种发展模式，也是西方发达国家现在的发展模式。

2004年11月受邀赴美国参加洛杉机am1300华语电台十周年台庆晚会，并获洛杉矶am1300电台颁发"亚洲最受欢迎艺人奖"、 洛杉矶县政委员会颁发"亚洲杰出艺人奖"、洛杉矶阿凯迪亚市颁发"荣誉市民证书"。2003年，荣获“美国“第五十一届华侨节”之杰出艺人奖2003年美国洛杉矶县警局局长李贝卡颁发荣誉状及洛县警员勋章和“县警局镇尺””、“美国杰出华人奖”等。同时于美国领取的奖项还有杰出华人奖、美国“第五十一届华侨节”之杰出艺人奖、美国洛杉矶县警局局长李贝卡颁发荣誉状及洛县警员勋章和“县警局镇尺”等。

图5 中国团队获得戈登贝尔奖

问：据说中国9月份就可以重回TOP500的榜首了，是真的吗？

“夺冠”后的2013、2014两年，“普通”在公众眼中的幸福指数急剧下降，分别占据该榜单的第四和第六，取代它占据榜首位置的，分别是“教师”“政府官员”。河南本地白酒品牌销售数量排行榜中，仰韶和杜康旗下产品占据前五，后有赊店紧追不舍，其中杜康优势明显，在与白酒品牌排行中就已经名列前茅，单曲。

2000年以来先后研制成功了每秒1000亿次的曙光2000、4000亿次的曙光3000、3万亿次的曙光4000l，2004年又成功研制出峰值浮点运算速度为11.2万亿次、linpack值为8.06万亿次的曙光4000a，已安装在上海超级计算中心，成为国家计算网格主节点之一，在2004年6月世界高性能计算机top500排名中位列第十，是国产计算机首次跻身世界计算机前十名。欧盟的计划侧重从脑连接图谱以超级计算机技术来模拟脑功能，美国的计划更关注研发新型脑研究技术，而日本的计划则聚焦以狨猴为模型研究各种脑功能和脑疾病的机理。美国在21世纪初提出的“拉姆斯菲尔德陆军转型”计划中，也曾打算为陆军研制包括巡飞弹等在内的远程打击武器，而在“网火”导弹项目取消后，又计划研制射程150公里左右的新型精确制导火箭炮取代它的地位。

图6 2020年，中美超算的竞争将继续

近五年来，中国占据了TOP500的榜首，原因之一是我们的发展道路（机器发展拉动应用需求），但是也有运气成分，因为正好处在美日欧的低潮期。在这五年里，美日欧的研制计划都比较弱。日本国内对于要不要拿TOP500世界第一也有一些分歧，结果日本国会没有拨款，所以日本的研发计划一再拖延。欧盟是因为它本身没有实力自己研制，只能购买美日等国的产品。美国是因为正好处在奥巴马政府不重视的时期，预算被调整，本身的研制周期也出了问题。所以我们找到个空档，打了胜仗，这是难得遇到的历史机遇。

图7 超算TOP500中美国与中国的份额对比

美国这次虽然拿了第一，但与中国的太湖之光所釆用的体系架构相比，并没有本质的区别超级计算机top500排行榜。太湖之光的峰值是125P，美国的Summit是187P，没有量级上的性能差别。只是说由于Summit的投资力度大、研发时间晚，采用了新的工艺和技术，它的峰比太湖之光高一些，但是其在架构和技术上并没有拉开差距。

问：据说最新的天河3号和神威的原型机都要发布了，它们达到百亿亿次的水平了吗？

答：这个是媒体误导，原型机很小，性能只有5P，也就是100P的1/20超级计算机top500排行榜。只是一个测试性的样机，为未来的百亿亿次超级计算机探索技术路线图的，并不是最后的百亿亿次机。

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