全球超算500强出炉 中国继续位列第一 超级计算机发展现状

全球超算500强出炉 中国继续位列第一 超级计算机发展现状

全球超级计算机评估组织TOP500.org公布的2019年6月最新榜单中，中国部署的TOP500超算数量继续位列世界第一，数量为219台。

TOP500.org6月17日表示，2019年6月榜单是TOP500榜单26年历史中又一个全新里程碑：上榜的500台超级计算机HPL基准测试成绩全部越过1PetaFLOPS，也就是说全球最强的500台超级计算机全部达到了一千万亿次每秒的浮点运算能力。在这其中，联想制造的超级计算机数量由上期榜单的140台提升至173台，远超其他同行业厂商。

作为人工智能、空气动力、大气科学、能源科学等技术的建筑材料与动力，性能更强、更高效的超级计算机是全球研究机构、大学与公司正在追求的目标。TOP500发布的榜单显示，中国与美国的科技公司与组织不仅建造了全部TOP500的超级计算机，同时也部署了全球最多的超级计算机。从数量上来看，中国拥有219台超算，美国拥有116台;中国公司联想、浪潮和曙光是全球最大的三家超算供应商，分别交付了173台、71台与63台Top500超级计算机。美国公司惠普、克雷、Bull等位列之后。

超级计算机发展现状

技术创新

美国劳伦斯·利弗莫尔(Lawrence Livermore )国家实验室内，由IBM设计的蓝色基因/L在测试中以每秒 136.8兆的计算速度记录一个高峰值之后恢复了最高点。IBM称，在一次完整的过程中, 系统应该有两倍的动力,即峰值表现超过360 teraflops。

来自德国和美国的研究人员，每年两次颁布动力最为强大的500个计算机的名单。最近的名单出现在德国海德堡举行的国际超级计算机会议上。这些高端计算机都是由各种奇特的制造方法完成，而不是由标准成分组成的。尽管这样，计算机也可以达到一个极高的速度。

过去两年，多数接近最高的500个名单的计算机是由普通的电脑硬盘连同新奇的软件组成。但是现在情况不同了，一些系统开始决定这些排名。举例来说,冠军蓝色基因/L, 是经过特殊设计的系统，同时合并了空前的 65,536 个人处理器,再加之可升级的模版设计。此系统不但比传统的系统更有动力而且也比较紧凑避免了供电不足。IBM 的汤姆斯J 沃森研究中心设计的被称为BGW的蓝色基因机器是本次500名单中的第二名，这进一步说明了此设计理念的正确性。这一系统与蓝色基因/L的模组设计一样，只是有较小的处理器并且只可以记录 91.2 teraflops 峰值处理动力。

中国国家863软件专业孵化器(昆明)基地积极加强与由美国国家工程院院士、美国艺术与科学院院士、世界超级涡轮式刀片计算机之父博士陈世卿领衔的超级计算核心技术和科学家团队的合作，计划引进其拥有完全自主知识产权的具有世界领先技术的超级计算机以及相关行业领域的解决方案，利用超级计算机强大的科学计算、事务处理和信息服务能力，借助其提供信息服务的强大引擎或平台，整合资源，协同作业，解决污染整治对算法、方程、建模、模拟等复杂计算的需求。

亿亿级

美国国防部高级研究计划局(Darpa)正在紧锣密鼓地研制亿亿级(exascale，10的16次方)超级计算机，该 计算机每秒能够进行亿亿次(exaflop)浮点运算，其运行速度将是目前世界上运算速度最快的计算机Jaguar(美洲豹)的1000倍左右。 Darpa在声明中指出，该研究计划的最终目标是“让计算机彻底改头换面”。

据BBC报道，目前，美国能源部橡树岭国家实验室的超级计算机Jaguar的运算速度为每秒1.75千兆次(petaflop，1千兆次即每秒进行10的15次方次浮点运算)。

Darpa已经授权英特尔公司、英伟达公司、麻省理工学院、桑迪亚国家实验室等携手打造该超级计算机，Darpa预计原型机将于2018年研制成功。

Darpa表示，新超级计算机主要用于分析军事设备和传感器产生的海量数据。新研究项目名为“普适高性能计算(UHPC)”，旨在冲破摩尔定律的藩篱。

另据英特尔公司的网站报道，英特尔将联合法国研究机构，建立欧洲Exascale研发中心，共同研发exaflop级别的超级计算机。

早在2006年，日本文部科学省就开始致力研制新一代超级计算机，希望于2012年率先研制出亿亿级超级计算机，预定的研发费用为1230亿日元。

让超级计算机的运算速度达到每秒亿亿次不仅仅是计算机发展史上的一个里程碑，它也将让很多学科跃上新的高度;让科学家和医生更好地理解海量数据;让科学家研 发出新的技术来使云计算达到一定的规模，使庞大的分布式计算机能够模拟现实;帮助研究人员创建三维立体可视图像而非视频游戏来运行无穷无尽的假定推测情 景，以此增加细节的精确度，正如电影《星际迷航系列》中的“全息甲板”等。

亿亿级超级计算机系统也将在高清晰气候模型的设计和制造、生物能源产品的研制、智能栅格的研发以及熔解能源的设计等方面大显身手。

降低能耗和改进软件设计是关键

亿亿级超级计算机的能耗成为研究人员关注的焦点，IBM公司深度计算部门的副总裁戴夫·特瑞克在超级计算机大会上表示，Jaguar超级计算机耗能7兆瓦。 一台只配置中央处理器处理核心的亿亿级超级计算机耗能约20亿瓦特，相当于一个中等规模的原子能核工厂的耗能，降低能耗将成为研究人员考虑的要点。

据 BBC报道，美国军方授权研制新一代超级计算机的厂商也需要研制出一种全新的节能芯片，以减少超级计算机的能耗，也有公司考虑使用将加速器与中央处理器相 结合的混合方式来达到降低能耗的目的。布兰德强调说，使用加速器是实现亿亿级计算机可行性战略的关键所在，应用软件可以利用加速器来首先迈进亿亿级计算的 “大门”。另外，有专家认为，亿亿级超级计算机系统的核心处理器的数量大概在1000万到1亿个之间。特瑞克强调说，运行这么多核心的系统有可能频繁出现故障，必须采取更加灵活有效的方式来重新设计解决这些问题的应用工具。

美国军方正在着力研发全新的计算架构和编程模式，解决传统计算架构遭遇的能源使用问题和计算扩展限制问题。Darpa指出，新超级计算机系统比现有系统“能效高100倍至1000倍，而且性能更高，并且相应的软件编程也比现有的超级计算机系统更容易”。

也有研究人员提出，让超级计算机的设计尽可能简单是关键，目前的很多超级计算机设计都很简单，比如，IBM公司的“红杉”超级计算机的大小只有一个上网本的一半，而且也没有暴露在外面的电线。

美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室先进技术部门助理副主管马克·西格也强调说，设计简洁是关键，亿亿级超级计算机的部件可能比目前的超级计算机要少，IBM公司 的蓝色基因L超级计算机(Blue Gene/L)嵌制了动态随机存储器、电压调控模组以及千兆位以太网，但是，其设计也非常简洁。

新一代超级计算机的成本可能非常高，目前的超级计算机的成本高达1亿美元，即使exascale级超级计算机能够进行工业化的生产，其成本可能为10亿美元左右，这可是一笔巨大的投资。

2016年7月26日，从我国首台千万亿次超级计算机“天河一号”所在的国家超算天津中心获悉，由该中心同国防科技大学联合开展的我国新一代百亿亿次超级计算机样机研制工作已经启动。在样机破解关键技术基础上，下一阶段将开展具体超算研发，届时它将成为国内自主化率最高的超算。