谁是世界最强电脑?中国超算领先为何却遮遮掩掩(图)

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中国超级计算机“神威·太湖之光”曾登上Top500评测榜首

美国超级计算机“前沿”(Frontier)今年早些时候登上全球超算速度评测榜首。不过,有报道说,中国至少有两台超级计算机在速度上已经超过美国对手,但拒绝参与世界评比。有分析说,中国不想将其超算系统细节公之于众,可能是怕“树大招风”再招美国制裁。另外,中国超算是否使用了台积电芯片也成为业界关注的问题。

美国“前沿”超算榜单拔头筹 但中国早有秘密武器?

每秒钟进行一百亿亿次计算的超级速度,一直是超级计算机领域试图突破的目标。能达到这个运算能力门槛的超级计算机被称为“E级”(exascale)超算。今年5月30日,美国巨型计算机系统 “前沿”(Frontier) 以每秒110.2亿亿次的运算速度登上全球超级计算机500强榜单“TOP500”之首。“TOP500”被业界认为是超算计算能力的权威评测之一。

Top500榜单1993年首次公布排名。美国田纳西大学电气工程和计算机科学杰出教授杰克·唐加拉(Jack J. Dongarra)是Top500评测标准的设计者。唐加拉对美国之音说,“从某种意义上说,Top500排名第一的人获得了一种自豪的资本。现在,这个自豪的资本由橡树岭国家实验室的前沿超级计算机获得。”

他说:“拥有最快超级计算机的国家在某种意义上可以从事最好的科学和模拟,从而致使科学发现和新事物的发现。”

中国近几十年在超级计算机领域奋起直追。2010年到2019年,中国超算在20届TOP500榜单评选上11次排名第一。近几年的速度冠军虽然由美国计算机摘取,但从进入前500名超级计算机的数量来看,中国产品所占最多。

虽然“前沿”是Top500官方评测的最快超算,但一些业界人士认为,中国已经设计出至少两款E级超级计算机,运算能力甚至超过了“前沿”——“天河三号”和“神威”系统的新产品OceanLight(“海洋之光”)。

美国科技媒体The Next Platform此前率先报道说,中国正在运行这两台E级超算,其中 ,“神威·海洋之光”继承了“神威·太湖之光”系统,峰值性能达到每秒1.3百亿亿次,高于本次Top500榜单排名第一的美国“前沿”。

Top500榜单设计者唐加拉说,“海洋之光”和“天河三号”的设计者选择不参加评测,让外界感到“有点神秘”。他说,这可能与设计者希望隐瞒这两款超算的芯片产地有关。

他说:“有人猜测,它们不在榜单上,可能因为这样可能会透露一些关于这些芯片制造地的信息。所以,我们相信这些芯片可能是台积电在台湾制造的。”

“美国在台湾制造芯片,许多国家在那里制造计算机芯片。我的猜测是,中国人也用台积电来制造芯片——芯片在中国设计,但在台湾制造。”他说:“如果中国公布了这些超级计算机的真实性能,美国可能会对台积电采取一些行动,阻止他们为中国生产芯片。”

美国实体清单制约中国超算适得其反?

中国过去依赖美国英特尔(Intel)和英伟达(Nvidia)等公司设计和制造超级计算机,但从2015年开始,由于美国制裁,这条路变得越来越窄。

美国于2015年将中国国防科技大学、长沙国家超级计算中心、广州国家超级计算中心和天津国家超级计算中心(“天河系统”的设计者)列入实体清单。2019年6月,美国将中科曙光、海光、成都海光、成都海光微电子技术和江南计算技术研究所列入实体清单;2021年4月8日,包括天津飞腾信息技术公司、上海集成电路技术与产业促进中心、Sunway Microelectronics、国家超级计算济南中心、国家超级计算深圳中心、国家超级计算无锡中心以及国家超级计算郑州中心在内的中国超算研究机构也被美国列入黑名单。实体清单上的中国机构必须获得美国政府的特许才能与美国公司开展业务。

美国拜登政府今年8月底出台新的限制,限制英伟达和超微半导体公司(AMD)向中俄两国出口GPU高端芯片。这类芯片被广泛用于超级计算机中。英伟达方面表示,新的限制令影响了现有产品A100,以及预计将于今年晚些时候上市的产品H100。

哥本哈根商学院副教授傅道格(Douglas Fuller)对美国之音说,美国针对中国的制裁正越来越具有针对性。

他通过一封电子邮件中说:“它们(出口管制)范围相当狭窄,目标明确……因为(美国政府)不希望人工智能芯片进入军方。”

美国的技术出口管制一定程度上放缓了中国某些超算系统的发展,但一些分析人士认为,这样的芯片管制策略对制约中国超级计算机的发展只是暂时性的。

田纳西大学杰出教授唐加拉说,中国无法获取美国的芯片硬件,这给超算设计者带来了软件方面的难题。

他说:“(让中国)感受到的一种干扰是,比方说,上一代基于西方技术的中国高性能计算机上运行的应用程序,必须根据新机器上运行的软件重新编写这些应用程序。重新编写软件可能是一个巨大的挑战。”

“这可能需要很多时间,但我觉得中国人很有能力进行这种转换,将算法转换成到中国机器上可以运行的软件。”

新泽西理工学院杰出教授、数据科学研究所主任戴维·巴德(David Bader)以中国三大超算系统之一“曙光”举例说,中国在美国制裁后选择自主调整国产处理器的技术整合,并取得成功。

“美国的限制肯定对‘曙光’产生了一定影响。”巴德对美国之音说:“不过,他们不使用英特尔,而是使用了海光x86处理器和海光DCU加速器,而不是英伟达的GPU,因此他们一直在利用技术,来考虑整合国产CPU和GPU。可以说,这一底层技术仍基于美国技术,例如x86核心,但现在中国能够独立于美国企业和芯片组,制造自己的芯片。”

他说:“因此,在过去,美国的制裁加速了中国发展自己的超级计算技术……因此,我相信,今天对……英伟达和超微GPU加速器的限制,针对中国和俄罗斯等,将导致中国进一步发展超越当前技术的新能力。”

超级计算机究竟有什么用?

专家说,基于而高性能计算(HPC)的模拟实验是现代科技研究的直接驱动力。唐加拉说:“我们常常以为科学是通过对理论结果进行物理实验来完成的。今天,我们用我们开发的计算模拟来增强科研。模拟正在帮助我们理解以前无法理解的东西。

他说:“人们常说,拥有最快超级计算机的人可以做最好的科学。这是因为有了这些快速的超级计算机,你可以在计算解析中获得更高的准确性,并且计算速度更快。”

以美国“前沿”超算为例,据《华尔街日报》报道,“前沿”被用于分析1100万个基因组,以更好地区分和预测病毒变异。

橡树岭国家实验室总监托马斯·扎卡利亚(Thomas Zacharia) 对《华尔街日报》说:“它为我们提供了开发下一代疫苗和疗法的线索,不仅可以治疗和预防新冠,还可以治疗其他类型的疾病。”

报道说,橡树岭国家实验室根据研究的价值,允许来自世界各地的科学家使用“前沿”超级计算机,并要求使用这台超算的科学家要求发表他们的研究结果。

中国表示,欢迎其他国家的科学家使用“天河三号”进行研究,但迄今为止,这台中国超算仅由中国政府支持的科学机构使用。

超级计算机可被应用于武器开发和情报收集等方面。《纽约时报》说,中国的一些巨型计算机系统据信用于监视新疆维吾尔人等穆斯林少数民族群体,人工智能技术也越来越多地应用于人脸识别,强化社会监视。

巴德说:“成为领先的国家十分重要。因为正如人们所说的,‘要算过对手才能竞争过对手’(to outcompute is to outcompete)。因此,对于国家竞争力来说,美国要主导计算和数据科学基础,这非常重要。”

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