Summit成最新超级计算领域世界冠军

刚刚，美国推出一台名为“Summit”的超级计算机。这台超级计算机是由IBM在英伟达帮助下开发的，它的峰值计算能力可以达到每秒 20 亿亿次。

这是一个什么样的速度？

我们做一个类比，如果一个人一秒计算一次的话，就必须要花 63 亿年才能达到 Summit 一秒的计算量。

假设一个 10 万人的体育场，每个人都手握一台笔记本电脑同时计算，那么也至少需要 20 个这样的体育场同时“运转”才能达到 Summit 的计算能力。

美国的目标，是在2021 年和 2023 年之间完成使至少一台“百亿亿级”计算机。

更牛逼的是，Summit 是第一台既支持传统计算，也支持运行人工智能应用程序的超级计算机，比如机器学习和神经网络等运行都可以在其上实现。目前，美国科学家正在利用 Summit， 来进行高效的超大规模比较基因组计算。

回想去年年底，IBM宣布：成功研制出了量子计算机原型机，量子计算机商业化正在加速！那同样也是一个巨大的跨越：50量子比特的量子计算机，一步就能进行2的50次方运算，等于1125899906842000，即一千万亿次计算。

可以说，现在美国正从超级计算机和量子计算机这两个侧翼，一起向计算能力的峰顶发起冲锋，整个人类计算能力、处理大数据的能力，或将出现爆炸式的提升。

无论生产、科研还是日常生活，世界将会经历一场颠覆性改变。

二

这真是一场天时地利人和的完美邂逅！

目前来说，人工智能正在朝着我们可预料和不可预料的方向飞速发展。五到十年，人工智能将全面超越人类！

人工智能这场革命的最大特征是，它不改变我们所做的事，它改变的是我们自己。

如果说以前几次技术革命，顶多是人的手、脚等身体器官的延伸和替代，这次人工智能则将成为人类自身的替代。它对人类社会家庭乃至整个社会的冲击，将是前所未有的。

在越来越多的领域，人工智能正在快速超越人类。这也意味着，大批的翻译、记者、收银员、助理、保安、司机、交易员、客服……都可能在不远的未来，失去自己原来的工作。

对此，斯坦福教授卡普兰做了一项统计，美国注册在案的720个职业中，将有47%被人工智能取代。在中国，这个比例可能超过70%。

而不久前驾鹤西去的著名科学家霍金则一直大声呼吁：人类迄今为止最为深刻的影响就是人工智能的崛起。对于人工智能，他说过以下深刻的思考：

这时，世界科技却正在一日千里地发展，很多领域已经到达了大爆发的前夜，洞中方一日，世上已千年。在这场竞争中，中国不能懈怠，不能止步，更不能输。

“神威·太湖之光”计算机

“天河二号”计算机

每秒12.5亿亿次是什么概念呢？清华大学教授、国家超级计算无锡中心主任杨广文介绍，假设有一个10万人的足球场，里面有10万人，每人有一个笔记本，那么这样它的计算能力相当于100个这样的足球场上这么多人进行计算的能力。

实现核心部件（包括处理器在内）全部国产的中国超算“神威·太湖之光”，一年前以每秒9.3亿亿次的浮点运算速度首次夺冠，而排名第二的中国超算“天河二号”速度可达每秒3.39亿亿次。

从公司角度看，中美两国计算机企业在榜单前几名仍呈“交错”之势。

美国惠普以143个上榜系统位居第一，中国联想、美国克雷、中国中科曙光、美国国际商用机器公司（IBM）分别以88个、57个、44个和27个系统依次排在第二至第五名。在这之后，中国的浪潮和华为分别以20个和19个系统排第六和第七名。

中国国家超级计算无锡中心副主任、清华大学副教授付昊桓说，中国国产系统连续三次获得世界第一，凸显了中国在超算领域的自主研发能力。

美国“泰坦”计算机

延伸阅读

什么是超算?——计算机中的珠穆朗玛峰

超级计算机是指由数千甚至更多处理器组成、能计算普通计算机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机，被誉为“计算机中的珠穆朗玛峰”。

作为“现代科学技术的大脑”，超级计算机已成为解决重大工程和科学难题时难以取代的工具。

超算能算啥?——能算天，能算地，能算“命”

超算是解决国家经济建设、社会发展、国防建设等领域重大挑战性问题的重要手段，已成为世界各国争夺的一个战略制高点。超算是名副其实的“神算子”，能算天，能算地，能算“命”｡

借助超算，可以解决在交通工具制造、气候问题、生物信息、地震监测、地球科学、天体物理、公共健康、材料科学、人类/组织系统研究等领域的挑战性问题｡

“神威•太湖之光”超级计算机部署一年以来，应用领域已经涉及天气气候、航空航天、先进制造、生物医药、新材料、新能源等20个方面，支持国家重大科技应用、先进制造等领域解算任务几百项，一年来共计完成200多万项作业任务，平均每天完成近7000项作业任务。

什么是全球超算500强榜单?——对全球已安装的超级计算机排座次

作为世界高性能计算领域规模最大的权威会议之一，国际高性能计算大会每半年公布一次全球超级计算机TOP500榜单。TOP500榜单始于1993年，是对全球已安装的超级计算机排座次的知名排行榜，由美国与德国超算专家联合编制。

延伸阅读：精彩！美国超算夺回世界第一，后面马上看中国的！

6月8日，位于美国田纳西州东部的美国能源部下属橡树岭国家实验室（ORNL）发布了新一代超级计算机Summit，宣布其成为世界上最强大、最智能的科学超级计算机，超越了目前的记录保持者：中国的“神威·太湖之光”。自 2013 年以来，中国超算一直在全球超级计算机排名中位居第一。

美国重回超算榜首地位

▲橡树岭国家实验室网站消息截图

据了解，这台让美国重夺世界第一的Summit超算系统由4608台计算服务器组成，每个服务器包含两个22核Power9处理器（IBM生产）和6个Tesla V100图形处理单元加速器（NVIDIA生产）。Summit还拥有超过10PB的存储器，配以快速、高带宽的路径以实现有效的数据传输。

凭借每秒高达20亿亿次(200PFlops)的浮点运算速度峰值，Summit的威力将是ORNL之前排名第一的系统Titan的8倍，相当于普通笔记本电脑运算速度的100万倍，比之前位于榜首的中国超级计算机“神威·太湖之光”峰值性能（每秒12.5亿亿次）快约60%。

自2013年6月起，中国超算长期蝉联第一，美国的超级计算机再未问鼎全球超算top500榜单。而Summit的问世让这一宝座终易主。

橡树岭国家实验室（ORNL）称，对于某些特定的科学应用，Summit还能够进行每秒超30亿亿次（3.3 exaops）的混合精密计算。Summit前所未有的计算能力将帮助能源、高级材料和人工智能（AI）等研究领域实现新的科学突破，之前不切实际或不可能实现的一系列科学发现将会成为可能。

文章举例称，除了科学建模和仿真外，Summit还为人工智能（AI）和科学发现的整合提供了前所未有的机会，使研究人员能够将机器学习和深度学习等技术应用到人类健康、高能物理、材料探索等领域的问题研究上。

橡树岭国家实验室（ORNL）负责人Thomas Zacharia介绍说，ORNL在75年前成立之初，就确立了致力于解决国家层面重大难题的传统文化。1988年，ORNL的科学家们完成了首次G浮点（gigaflops）运算，1998年完成了首次T浮点（teraflops）运算，2008年完成了首次P浮点（petaflops）运算，2018年又完成了首次exaops计算。

美国能源部长里克·佩里（Rick Perry）表示，超级计算机Summit的发布让美国向“2021年交付E级超算”的目标又迈进了一步。它将在能源研究、科学发现、经济竞争力和国家安全等方面带来深远影响，助力科学家们在未来应对更多新的挑战，促进科学发现和激发科技创新。

“E级超算赛跑”中国暂时领先

不过，美国Summit即将引领的是十亿亿次级别的争夺，而速度达到百亿亿次级别的E级超算才被公认是“超算界的下一顶皇冠”。目前，中、美、欧、日都在向这个目标全力冲刺，中国在进度上暂时处于领先位置。

新华社5月17日报道，国家超算天津中心当日对外展示了我国新一代百亿亿次超级计算机“天河三号”原型机，这也是该原型机首次正式对外亮相。据介绍，“天河三号”原型机将于今年6月部署，年底正式投入使用。

▲“天河三号”原型机（图源：新华社）

“天河三号”型机由三组机柜组成，每组机柜高2米左右，通身黑色，机身上嵌有蓝绿两条醒目的彩条，在彩条中间，“天河”两个字异常醒目。

▲“天河三号”原型机（图源：新华社）

“‘天河三号’原型机采用全自主创新，自主飞腾CPU，自主天河高速互联通信，自主麒麟操作系统，其综合运算能力与‘天河一号’相当。”天津超算中心应用研发部副部长夏梓峻介绍说。

夏梓峻表示，“天河三号”原型机将于今年6月部署在天津超算中心，年底将正式上线投入使用。“原型机的作用是为了验证‘天河三号’的技术路线。”

国家重点研发计划“高性能计算”重点专项总体专家组组长钱德沛教授表示，首套百亿亿次超级计算机预计将在2020年交付。

▲“天河三号”原型机（图源：新华社）

“‘天河一号’的运算能力已经饱和，而‘天河三号’的运算能力是‘天河一号’的200倍，存储规模是‘天河一号’的100倍（使用全新的国产Matrix 2000加速器）。计算密度、单块计算芯片计算能力、内部数据通信速率等方面也将得到极大提升。

国内现在同时启动了三大百亿亿次超算研发，分别是国防科大/天津超算中心的天河三号、中科曙光的E级超算以及江南所/济南超算中心的神威E级。以上三套百亿亿次超算中，有一条要求是共同的，那就是核心处理器必须是国产的，神威·太湖之光上已经用了国产申威SW26010处理器。

全球竞相研发E级超算

目前，全球有多个国家正竞相研发E级超算。中国计划于2020年推出首台E级超算；美国能源部启动了“百亿亿次计算项目（Exascale Computing Project）”，希望于2021年至少交付一台E级超算，其中一台的名字为“极光（Aurora）”，初步规划峰值运算能力超过每秒130亿亿次，内存超过8PB，系统功耗约为40MW。

▲各国超算进度（风闻社区ultracold图）

美国在下一代超算技术方面的研发总投入将达到4.3亿多美元，用美国能源部部长里克·佩里的话说，这些资金就是剑指“下阶段研发百亿亿次系统的全球竞赛”。

此外，欧盟预计于2022年—2023年交付首台E级超算，使用的是美国、欧盟处理器，架构有可能类似ARM；日本发展E级超算的“旗舰2020计划”由日本理化所主导，完成时间也设定在2020年。

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