包揽全球50%以上份额，中美发力超级计算

来源：第一财经

摘要：中国已经成为全球拥有最多超级计算机的国家。根据上周发布的一份最新榜单，全球排名前500强的超级计算机中，有206台是中国研制的；而美国仅拥有124台。

多年来，美国长期主导着超级计算机市场，不过两年前，中国开始进入中国超级计算机前500榜单。从去年秋天开始，中国超级计算机的制造开始发力，最新的榜单显示，中国的优势进一步扩大。

中美包揽全球五大超级计算机厂商

根据全球超算500强榜单，目前超级计算机厂商排名前五的分别是联想、惠普、浪潮、Cray和曙光，中国占三家，美国占两家；市场份额依次为23.8%、15.8%、13.6%、11.2%、11%。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。

拥有研制超级计算机的能力被视作是一个国家科技实力的最好展现，因此也成为大国角力的擂台，竞争趋于白热化。然而强国大手笔投入打造的超级计算机过去大多用于国家级实验室来支持政府项目，比如模拟核爆炸或者气象变化，使用范围并不广，因此也迎来诟病。

芝加哥大学计算机系教授赵燕斌对第一财经记者表示：“超级计算机的象征意义大于实际。它能做的事情非常有限，更多是大国用来比拼国力的手段。超级计算机能完成的任务，现在依靠数据中心都能完成，而且速度还比超级计算机快。”据了解，谷歌和Facebook已经在全球很多地方建立了这样的数据中心，并且投入上亿美元资金来维护运营。

尽管超级计算机是非常小众的技术，但高性能计算是现代科学的基石，它让研究人员能够模拟并预测现实世界中可能发生的情况。现在全球顶尖的500台超级计算机当中有一半用于企业项目，越来越多的科研领域也开始广泛部署超级计算机，比如医药、新材料和能源技术等。

天文学家计划用它模拟超新星爆发，研究宇宙中重金属元素的形成；材料科学家也能在原子层面模拟材料性质，找到超导体等新材料；在人工智能和医疗的交叉领域，医生可以用它分析蛋白质和细胞功能，从而预防阿尔茨海默综合征和心脏病等。

中国十年前就开始布局超级计算机，一开始吸收了国外的先进技术，不过现在已经开始大规模采用国内研发的技术。俄勒冈大学中国科学政策专家Richard Suttmeier教授表示：“高性能计算项目为中国的人工智能以及量子计算等领域提供了蓝图，人工智能和量子计算是技术的下一个前沿，将决定国家的经济优势。”

根据研究机构Hyperion Research的数据，到2022年，全球超级计算机市场有望较2017年的规模翻番，达到95亿美元。该机构将价值在50万美元以上的计算机定义为超级计算机。

全球最大的AI超级计算机面世

尽管中国在拥有超级计算机的数量上占优，但目前全球速度最快的超级计算机为美国所拥有。上个月，美国能源部发布了由IBM和英伟达最新合作研制成功的超级计算机Summit，计算能力打破了此前由中国神威·太湖之光保持的超级计算机领域的冠军纪录。

Summit目前为位于田纳西的美国橡树岭国家实验室（ORNL）使用。这台超级计算机耗资2亿美元打造，大小足足好比两个网球场。英伟达CEO黄仁勋表示：“Summit是计算机的新物种，是全球最大的人工智能超级计算机，是一台能够自主学习的机器。从此软件自己可以写出人类无法写出的软件。”

Summit能够解决目前机器学习与神经网络等人工智能应用的性能瓶颈，测试时使用的程序包括海量的报告和医疗影像，以发现基因和癌症的关系。IBMCEORometty表示：“现在它能帮助科学家一天完成实验，找到癌症的新化合物和新疗法，而在过去，可能要耗费27年至1万多年的时间。”

通过人工智能和高性能计算的结合，研究人员能够从数据中获得洞察，并加速科学探索的进程。“对于我们来说，最在意的不仅是它顶尖的性能本身，而是我们可以利用Summit进行科学研究。”美国橡树岭国家计算科学中心科学计算组负责人Tjerk Straatsma表示。

有了更强的计算能力，研究人员就能够解决更大、更具挑战性的问题，执行更精准的仿真，并做出更准确的预测。Straatsma说道：“例如，研究人员计划借助Summit打造一个项目，旨在预测气候变化的长期影响。其他应用还包括加速新药开发、提高植物燃料成本效益，或助力清洁的混合能源广泛使用等。”

美国橡树岭国家实验室的Summit超级计算机发布后，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的Sierra和日本的ABCI（AIBridgingCloudInfrastructure）也将紧随其后。黄仁勋表示：“对英伟达来说，这只是个开始。Summit当中使用的计算机架构未来将广泛用于计算机的研制，这将是一个几十亿美元的市场。”

计算机限制了我们的想象力吗

目前，研究人员已经开始着手解决下一代计算机的挑战——研制E级超算（百亿亿级）的超级计算机。“从现在开始，我们启程攀向下一座高峰。”黄仁勋表示。美国的目标是在2021年至2023年之间造出至少一台“百亿亿级”的超级计算机。

而中国、欧盟、日本在超级计算机领域的持续发力，或许也会对Summit榜首的宝座构成威胁。此前凭借神威·太湖之光，中国两度拿下国际高性能计算应用领域的最高奖项“戈登·贝尔”奖。

5月17日在天津举办的第二届世界智能大会上，国家超算天津中心就首次展示了有望达到E级超算水平的“天河三号”原机型。根据国家“十三五”高性能计算专项课题的公示，由中科曙光、国防科技大学和国家并行计算机工程技术研究中心牵头的E级超级计算机有望于2020年建成。

中国的E级超算项目的核心技术将完全采用自主技术，包括核心处理器和基础软件。中国已经拥有6个超级计算中心，构建了从编译器、操作系统、开发环境到应用平台的完善的生态链。

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：“中国过去在一些先进的硬件技术方面还落后于美国，但近年来我们已经越来越多地开始使用自主研发的芯片。现在软件是我们最需要攻克的难点，这还有待时日。”

总体而言，软件对于超级计算机工程师来说是一大挑战。过去衡量超级计算机的计算性能主要取决于它的计算能力，但是随着超级计算机越来越多地被用来编写用人工智能处理大量数据的软件，在软件应用中处理数据的速度通常比纯粹的计算机的计算速度更为重要。

为此，田纳西大学发布了一份基于另一个指标——软件应用中的数据处理速度的超级计算机500强榜单，Summit在这份榜单中同样居于榜首，而中国神威·太湖之光的排名滑落到了第六位。

不过，中国在软件方面也在迎头赶上。美国阿贡国家实验室副主任RickStevens表示：“中国国家计算机实验中心和美国的惊人的接近。中国的国家政策长期利好技术发展，超级计算机只是其中的一部分。”

在计算机技术发展突飞猛进的同时，有专家呼吁人类更多地去使用自己的大脑。约翰霍普金斯大学计算机系教授艾伦·尤尔（Alan Yuille）对第一财经记者表示：“个人而言，我并不认为计算机能够解决大部分的问题，相反过分强大的计算能力会限制人们的想象力。我曾在参观MIT计算机中心的时候，就说我们应该把所有的计算机关闭一周，这样人们才能停下来用大脑来思考。”

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