孙宁辉: 超级计算机的应用状况令人担忧

6月20日，日本超级计算机“ K Computer”以每秒8162万亿次的测量速度击败了中国的“天河1号”，跃居全球最新的全球超级计算机500强榜首. 尽管在日本备受关注，但近年来中国超级计算机的快速发展对所有人都是显而易见的.

计算速度达到世界前列

中国科学院计算技术研究所副所长孙宁辉目前正在为《信息技术快报》撰写题为《中国高性能计算研究与应用研究报告》的论文. （1956年至2011年）”（以下简称“”），详细梳理了中国高性能计算机的历史，现状和发展趋势，而超级计算机是高性能计算机的典型代表.

近年来，中国的超级计算机引起了全世界的关注. 2010年11月15日，TOP500.org组织发布了第36位全球超级计算机500强名单. 中国的“天河一号”计算机的峰值速度为每秒1206万亿次和每秒563.1万亿次. Linpack的性能评估高居榜首北京高性能计算机应用中心，中国已成为仅次于美国的世界第二个开发petaflop超级计算机的国家. 尽管“天河第一”在最近宣布的新一轮排名中已退役，但中国进入世界500强的超级计算机总数达到62台，仅次于美国.

近年来，中国的超级计算机仅受到国际关注，但实际上，高性能计算机的研究始于1950年代. 根据《》的文章，中国的高性能计算机已经经历了三个发展阶段. 第一阶段是1956年至1990年. 中国计算机从零开始，经历了三个时代的电子管，晶体管和集成电路. 代表性型号为103、104、119、150、757和Galaxy No.1超级计算机，以及Galaxy-2模拟计算机. 第二阶段是从1990年到2005年. 除了国家战略应用和国家主导的行业外，越来越多的高性能计算机也开始为各行各业提供服务. 强劲的计算需求和日益成熟的高性能计算机技术极大地推动了中国高性能计算机的发展. 继银河之后，他们相继推出了曙光和神威等系列产品. 第三阶段是从2006年到现在，越来越多的新应用产生了新的需求，例如视频，搜索引擎，电子商务，电子政务和游戏. 在这个阶段，开发和应用1000亿次高性能计算机和千万亿次运算的超级计算机，即超级计算机，已成为中国的主要任务.

软件和应用程序是缺点

尽管计算速度已达到世界前列，但这并不意味着整体技术水平也已进入世界前列. 去年“天河一号”的计算速度获得世界冠军时，研究员孙宁慧在接受《人民日报》采访时表达了上述观点.

孙宁辉认为北京高性能计算机应用中心，中国的超级计算机具有较快的计算速度，但内存访问速度缓慢且参差不齐，整机效率仍不落后于发达国家. “天河一号”副总设计师胡庆峰研究员也对媒体说，与发达国家，尤其是美国相比，中国的超级计算机拥有核心电子设备，高端通用芯片和基本软件，并且规模庞大. 行业应用软件. 有明显的差距.

孙宁辉在《》中写道，美国是高性能计算机领域当之无愧的霸主. 如果仅以硬件来比较过去50年中美的代表性高性能计算机系统，就可以看到中美技术. 差距正在缩小. 2004年，曙光4000A在TOP500中排名第10，中美之间的差距缩小到2年. 而星云系统将这一距离进一步缩短到只有一年. 但是，根据信息技术领域的摩尔定律，每18个月是一代，1-2年已经是代际差异，要赶上它并不容易.

除硬件外，更重要的核心差距来自体系结构，软件和应用程序. 孙宁辉在评论文章中写道，中国在建筑方面落后于其他发达国家. 美国，日本和其他国家正在积极探索使用具有新架构的高性能计算机，而中国在超级计算机架构创新方面的投入还不够，研究机构也缺乏创新的勇气. 发展后劲.

在软件方面，大多数中国大学和研究机构都活跃于高性能计算硬件的研究，但他们很少参与相关软件的开发. CAE11软件已广泛应用于工业领域，长期以来一直被以ANSYS，NASTRAN和LS-DYNA为代表的国外供应商所垄断. 高端开源软件包也主要来自美国，日本和欧洲国家.

应用程序问题也令人担忧. 根据《》，中国用于科学计算研究的高性能计算机的比例较低. 全球37％的TOP500计算机安装在国家实验室，大学和公共超级计算中心以进行科学计算，几乎包括功能最强大的计算机系统，而中国的科学计算高端计算机不到20％. 在中国金融业和制造业中使用的高性能计算机的比例相对较小. 在2008年12月的世界TOP500系统中，金融业使用了58台计算机，工业制造中使用了70台，而中国只有一台计算机，其金融业使用量超过10万亿次. 制造业几乎是空白. 尽管中国有11台用于信息服务行业的超级计算机，但其中有6台属于游戏公司，世界主要用于信息处理和服务以及企业管理. 但是，中国在能源领域使用的高性能计算机比例很高. 这与中国石油公司的实力和国家能源战略有关.

孙宁辉认为，在应用高性能计算解决问题的规模上，中国与世界先进水平之间的差距更大. 在发达国家，当前的数十亿台计算机中有成千上万的处理器并行工作. 中国目前的大多数并行计算应用程序规模仅使用数十至数百个处理器，只有少数应用程序可以使用数千个处理器. 中国的硬件开发能力和软件应用水平相差一两个数量级. 因此，如何充分利用petaflop计算机并发挥其应有的作用是一个大问题.

当《科学导报》的记者联系研究员孙宁辉时，他回答说，相关问题已经讨论了很多. 记者看到，他去年曾表达过这样的观点: 对高性能计算机速度的追求永无止境，但在追求速度的同时必须与应用紧密结合，因为应用才是价值.

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