艾级超级计算的机遇与挑战

超级计算机（Super computer），指能够执行一般个人电脑无法处理的大资料量与高速运算的电脑，其基本组成组件与个人电脑的概念无太大差异，但规格与性能则强大许多，是一种超大型电子计算机。具有很强的计算和处理数据的能力，主要特点表现为高速度和大容量，配有多种外部和外围设备及丰富的、高功能的软件系统。现有的超级计算机运算速度大都可以达到每秒一兆（万亿，非百万）次以上。而艾级,及百亿亿次，即10¹⁸，所以艾级超级计算机是其运算速度达到10¹⁸次这个单位级别的超级计算机。
    高性能计算机是国家综合科技实力的集中体现。随着在科学、工程和社会领域的广泛应用，高性能计算已经成为理论和实验之外，人类进行科学探索和工程研究的第三种手段和支柱性的工具。 高性能计算的发展成为科技生产力进步的重要标志之一，已成为世界大国抢占的战略制高点。在高性能计算机的发展中，单纯追求计算速度并不是可持续发展的有效模式，还需要考虑市场因素，包括市场容量以及用户数，其中很重要的一个因素就是成本。高性能计算机的历史上有许多牺牲的曾经的“英雄”，如CDC、老Cray公司等都是被高性能计算机商品化淘汰。纵观高性能计算机发展史，正是一部商品化部件比例不断提高的历史。所以单拼速度很可能昙花一现。对于艾级计算机亦是如此，通过一些应用对计算能力的需求分析，只是在一些空气动力学、计算宇宙学等应用已经需要艾级以上的计算能力，但还是需要挖掘更多的艾级应用，使其速度与市场达到均衡，这样才能使艾级超级计算机更具有活力及生存力，其前景也会更光明。       
       最新的研究表明，艾级超级计算机的主要面临四大挑战：1、能耗挑战；2、 存储挑战；3、并发和局部性挑战；4、可靠性挑战。
    为应对上述挑战，美国提出了四项应对措施：1、艾级硬件技术和体系架构的联合开发和优化2、艾级体系结构和编程模型的联合开发和优化3、艾级算法、应用、工具和运行时的联合开发4、艾级系统容错体系结构的深入研究。并将研制周期分为三个阶段：系统体系结构探索阶段、技术演示阶段和可扩展的原型切片阶段。
    2008年美国启动了一个艾级超级计算机项目，计划在2018年造出一台艾级超级计算机，这将是一个艰难的历程，我们一起来期待。