中国超级计算机“天河三号”有望在2020研制成功

在最新出炉的全球超级计算机TOP500的榜单中，美国橡树岭国家实验室发布的超算“顶点”(Summit)夺冠，此前曾四连冠的中国“神威·太湖之光”位居亚军。

中美两国之间的超级计算机之争引发热议。但在世界范围内，除了中美之外，日本也成为不可忽视的对手。

日本超算欲在2021年争夺世界第一

近日，据IEEE(电气和电子工程师协会)官网报道，日本计算机巨头富士通和日本最大的研究机构——日本理化研究所(RIKEN)已经开始对下一代超级计算机进行现场测试，他们认为这将使日本重新回到全球超级计算机排名的领先位置。

这台下一代超级计算机被称为“Post-K超级计算机”(Post-K supercomputer)。富士通官方发布的信息称，双方合作的目标是“创造世界上性能最高的超级计算机”，“其应用执行性能是京超级计算机的100倍”。他们计划在2021年前后在属于政府的理研中心安装这台加强型机器。

届时，如果执行成功，那么Post-K超算将进入百亿亿次级别(exascale)，1 exaflops表示每秒一佰京/一亿亿亿(10的18次方)次浮点运算，1京代表1兆的1万倍。

日本现在最强的超算也是上述两家机构合作开发的京(Kyo)，它的名字来源于日本数字，京K的名字就来源于日文单词Kei。京是首个达到1亿亿次性能的超算，凭此拿下了2011年两次TOP500冠军，是2004年日本的地球模拟器超算被挤下第一之后日本再次拿到TOP500第一。

与现有的超算相比，Post-K超算最大的变化就是处理器从SPARC64架构全面转向ARM，此前富士通已经宣布推出自主研发的ARMv8 SVE(可伸缩矢量扩展)芯片，使用了512bit浮点运算单元，每个节点使用48核+2辅助核，IO及计算节点则是48核+4辅助核结构。

出于战略原因，富士通和理研都没有透露Post-K超算的节点总数。但是，位于神户的理研计算科学中心主任松冈聪(Satoshi Matsuoka)说，“这将是世界上最大的Arm系统，事实上，它可能是世界上最大的超级计算机。”

目前，Post-K超算已经完成了CPU原型开发，正在进行功能测试。根据富士通公布的信息，Post-K京超算的性能将是目前的100倍，也就是达到百亿亿次，而功耗只有30-40MW(1MW=1000KW)，相比之下京超算的功耗是12.7MW，也就是说日本下一代超算用3倍左右的功耗实现了100倍的性能提升。

中美超算之争，中国还有反超机会吗?

始于1993年的全球超级计算机500强榜单，由国际组织TOP500编制，每半年发布一期，是给全球已安装的超级计算机排座次的知名榜单。

美国超算上一次在这个榜单上夺冠，还要追溯到2012年11月占据榜首的“泰坦”。随后，中国的“天河二号”和“神威·太湖之光”连续5年占据头名位置。

中国长期在超级计算机领域保持的优势，对美国政府和研究机构触动很大，也促使美国加大投入研发新一代超级计算机。尤其是特朗普就任以后，却对超算重视有加，在砍掉了很多科学研究预算的情况下，超算的预算不但没砍，反而增加了。

这次“顶点”以每秒12.23亿亿次的浮点运算速度夺冠，也突显了美国想要继续保持全球超级大国地位，在超算领域重回榜首的决心。“高性能计算对于国家安全、经济竞争力和应对科学挑战的能力来说至关重要，若算力不足，很难维持科技发展的持续领先。”清华大学教授、国家超级计算无锡中心主任杨广文曾在接受媒体采访时称。

那么对于中国来说，面对美国、日本等国家的挑战，未来能否有机会再次实现反超?

从最新公布的榜单看，美国在本期超算榜单的顶部取得优势，但中国仍在一些指标上名列第一。例如，在上榜的超算总数上，中国以206台位居第一，而美国只有124台。从研发超算的厂商来看，中国联想以119台上榜而获得第一。

至于榜首的你追我赶，在业界看来，未来很有可能是E级超算的天下。E级超算被全世界公认为超算界下一个世界冠军，它的运算能力可以达到百亿亿次超级计算，相比之下现在的“顶点”是十亿亿次级别。目前，中美日欧都有“E级超算”规划，相关研发正在紧锣密鼓推进中。

今年5月在天津举办的第二届世界智能大会上，中国国家超算天津中心对外展示了新一代百亿亿次超级计算机“天河三号”原型机。有关负责人表示，“天河三号”有望在2020研制成功。