上榜數量全球第一，中國超算未來怎麼走？

近日，全球超算500強中國上榜數量蟬聯第一的消息讓高性能計算(HPC)再次引發關注。高性能計算是一個國家的綜合國力體現，是支撐國家實力持續發展的關鍵技術之一，世界各國都在積極建立、強化超級計算中心，提升高性能計算能力。佔有如此重要戰略位置的高性能計算未來發展會是怎樣的呢?

你追我趕發展迅速

全球超級計算機500強榜單始於1993年，由國際組織“TOP500”編制，每半年發佈一次，是給全球已安裝的超級計算機排座次的知名榜單。6月17日，新一期全球超級計算機500強榜單面世，中國超算上榜數量蟬聯第一，美國超算“頂點”仍是運算速度冠軍。

中國境內有219臺超算上榜，在上榜數量上位列第一，美國以116臺位列第二，日本、法國、英國和德國依次位居其後。這是2017年11月以來，中國超算上榜數量連續第四次位居第一。其中，中國“超算三強”聯想、浪潮、曙光分別貢獻了173臺、71臺和63臺，分列廠商榜單的前三位。值得一提的是，聯想上榜超算數量較2018年11月榜單增加33臺，於去年就已經成為TOP500超級計算機全球最大的供應商。2018年的數據顯示，全球500臺最強大的超級電腦中有近1/4執行聯想裝置。

從新一期全球超級計算機500強榜單來看，中國在數量上繼續增長，美國在最快超算上領跑，其在超算運算速度上仍有較大的優勢。美國能源部下屬橡樹嶺國家實驗室開發的“頂點”以每秒14.86萬億次的浮點計算能力再次登頂，打破了在半年前榜單上的每秒14.35萬億次的紀錄。而美國能源部下屬勞倫斯利弗莫爾國家實驗室開發的“山脊”、中國超算“神威·太湖之光”和“天河二號”分列二、三、四位。

中科院計算所研究員、國家超算濟南中心主任張雲泉告訴《中國電子報》記者，本期全球超級計算機500強榜單變化不大，中國排在前50的超級計算機較少，形成“頭重腿長腰細”的形態。目前，中國已經是超算大國，但還不是超算強國。

賽迪顧問分析師劉新表示，從榜單數量來看，中國在超算上榜數量上位列第一，可以看出中國在高性能計算方面實力是逐年提升。雖然美國上榜數量位列第二，但在單節點的計算能力上，中國與美國的差距仍然很大。並且，排名並不能夠代表高性能計算應用的真實情況，受制於高性能軟件發展，國內的高性能計算應用還是較匱乏，也較落後，很多產品難以發揮其真正的規模計算能力。另外，在體系架構創新方面我們還需多元化發展。

架構創新成為重點

現階段超算目標不再侷限於提升系統計算性能，而更偏重於發展自身超算技術，HPC發展之路可謂從Supercomputer到Supercomputing(從超級計算機到超級計算技術)。劉新告訴《中國電子報》記者，高性能計算機實現的是高性能計算，每年技術演進的重心不再是傳統的集群方式，而是基於體系架構創新。目前，更多的廠商開始利用新的技術架構，如GPU+CPU的混合架構。CPU本身的性能與架構也會向多核、眾核的方向發展。未來，也會出現AI+HPC這類組合應用。

張雲泉表示，為了支撐多元化的應用需求、適應多樣的計算需求，超級計算機的體系結構，也會向異構化方向發展。而超級異構的創意性架構需要多元化的評價標準，本次全球超級計算機500強發佈會上也提到了推動測試標準多元化發展的目標。

雲超算賦能全行業

高性能計算機的用途有很多。目前，中國有6個超級計算中心，已經構建了從編譯器、操作系統、開發環境到應用平臺的較為完善的軟件生態鏈，應用領域涉及天氣氣候、航空航天、先進製造、新材料等眾多方面。目前，高性能計算正從傳統的科學計算向新型的計算領域快速擴散，如人工智能、雲計算和大數據等都和超級計算的計算能力有密切的關係，尤其在人工智能智方面起到了很大的推動作用。高性能計算的算力為大數據的發展提供了堅實的基礎保障，大數據又是人工智能發展的支撐。同時，人工智能的發展和應用促進大數據的爆發增長和算力的技術提升，三者有著密切的關聯。有專家表示，高性能計算直接帶動人工智能和大數據的發展。人工智能滲透性強，在各行業都有體現，如智能工業、智能醫療、智能交通等方面。人工智能的發展需要芯片、算法、硬件等解決方案，技術偏“硬”。而大數據基於海量數據分析，技術偏“軟”。兩者相輔相成、相互結合才能賦能每一個行業。

大數據的特色在於對海量數據的挖掘，但它必須依託雲計算的分佈式處理、分佈式數據庫、雲存儲和/或虛擬化技術。從技術上看，大數據與雲計算的關係就像一枚硬幣的正反面一樣密不可分。“未來的高性能計算可能還要和雲計算融合，即所謂的高性能雲計算。高性能雲計算會成為高性能計算向大眾、向整個社會普及的窗口，在未來計算的建設中將發揮越來越重要的作用。”張雲泉對《中國電子報》記者說。

張雲泉表示，面對新的行業應用領域，超級計算機的體系結構和軟件生態都要不停地創新和進化。與新的應用領域融合創新，這也是目前超算髮展的主要挑戰。

算力工廠惠及大眾

隨著互聯網時代的來臨，高性能計算已經逐漸走出實驗室，進入企業應用，和我們的生活息息相關。相比過去，高性能計算這個主要用於科研機構的系統已經在逐漸“平民化”。

“當前高性能計算的應用主要還是集中在科學計算方面，如模擬仿真，基因測序、大腦研究、天體物理學、人工智能、氣候科學、化學、生物學、汽車和航空等領域。隨著人工智能、大數據的發展，我認為HPC的服務模式也會發生一些變化。從傳統科學研究走向商用，通過HPC平臺對外輸出類似海量數據的處理、HPC應用軟件開發與測試等在線服務。”劉新向《中國電子報》記者表示。

目前無論是高精尖領域，還是以全球人口為龐大基數的運算分析領域，對於算力的需求都是持續增長的。未來高性能計算的服務模式，應充分利用現有資源，實現算力的開發、共享，讓算力惠及民生，走入千家萬戶，使企業甚至個人皆可享有算力帶來的便利。

“隨著高性能計算的快速發展，對計算力的需求越來越旺盛，我們將來可能會進入一個算力經濟的時代。甚至會出現類似於發電廠的算力工廠，可以簡單、便宜地把計算能力輸送到社會的方方面面。”張雲泉說，“未來我們可能會進入一個國家超算中心和算力工廠並存的時代，這樣既可以滿足社會高精尖領域的需求，也可以滿足經濟創新和社會生活等各個方面的需求。”