中国新超算冠军终结“天河二号”

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在世界500强超级计算机中，中国的“天河二号”创造了“六连冠”的传奇。该记录于2016年6月终止，终止者也是来自中国的“神威太湖之光”。

这一次，新的超级计算冠军首次采用了中国自主知识产品芯片，从而完成了中国超级计算领域的重大突破。

6月20日，在德国法兰克福举行的2016年国际超级计算大会(isc)上，公布了最新的世界500强超级计算机名单，中国自主研发的“神威太湖之光”超级计算机获得一等奖。这是继“天河一号”和“天河二号”之后，中国超级计算机第二次登上榜首。

超级计算机，用于航空航天、气候模拟、生物信息等许多方面。，被誉为“中国科技发展的重型武器”。“超级计算机在政治和经济的许多领域都具有重要的战略意义。可以说，除了理论研究和科学实验之外，计算是人类认识世界的第三种手段。”中国计算机联合会高性能计算专业委员会秘书长张云泉告诉《时代周刊》记者。

在“神威太湖之光”夺冠的当天，国家超级计算无锡中心(以下简称“无锡超级计算中心”)正式挂牌运营，该中心由清华大学管理运营。该中心主任杨广文教授在接受新华网采访时表示:“清华大学的学术优势将围绕江苏和长三角地区科技和经济发展的需要而发挥，未来无锡将依托这一平台建设高性能计算机产业园。”

这无疑为未来“神威太湖之光”的产业化指明了道路。一些专家指出，中国的超级计算产业化程度不高，超级计算有被“浪费”的嫌疑。

“目前，超级计算机的产业化和商业化程度并不高，因为超级计算机在大多数领域都没有使用。然而，超级计算机的技术将向下辐射，这可以给其他商业领域带来应用和技术改进。”中国科学院计算技术研究所的包云刚博士告诉《时代周刊》记者。

美国芯片禁令下的突破

无锡超级计算中心靠近西丽湖，这里放置着“神威太湖之光”的原始雕像。在其1000平方米的主机房里，有40个黑壳计算筒仓整齐地排列在两边，筒仓的顶部发出代表“技术”的蓝光。

黑色和蓝色调的主机非常强大。数据显示，神威太湖之光的峰值计算速度为每秒12.54亿次，连续计算速度为每秒9.3亿次，性能功耗比为每秒60.51亿次。这三项指标均居世界首位，神威太湖之光成功登顶。

清华大学计算机科学系高性能计算研究所助理研究员翟纪东透露:“清华大学计算机科学系的老师负责参加德国超级计算大赛。”《时代周刊》记者致电清华大学计算机学院，对方透露参会成员主要是清华计算机学院的研究生。

无锡超级计算中心由清华大学管理和运营。现任主任杨广文教授为清华大学计算机科学系高性能计算技术研究所所长，副所长傅浩寰为清华大学地球系统科学研究中心副研究员。

翟纪东是国际超级计算竞赛的常客。2015年，他所在的清华大学超级计算团队赢得了asc15、isc15和sc15的冠军。

“在超级计算竞赛中，一般是测试你的超级计算机的应用优化。那次我们进入比赛，也就是在3000瓦的功率限制下，组委会给出了一套应用程序，然后看了每个团队的优化结果。超级计算竞赛的准备工作是优化程序的性能。”翟纪东介绍。

对于超级计算机的评估，张云泉评论说:“其实在超级计算机的计算评估指标中，由于在实际运行中一般都没有达到峰值，最重要的是它的连续运行速度和功耗。”

具体数据显示，神威太湖之光的浮点运算速度为每秒12.5亿次，几乎是排名第二的天河二号的两倍。它也是世界上唯一一台计算速度超过10亿次的超级计算机，其效率也比天河二号提高了三倍。在接受新华社采访时。杨广文打了个比方:如果神威太湖之光打开一分钟，这意味着全球人口在同一时间用电脑连续运行了32年。在这种计算性能的支持下，清华大学地球系统科学研究中心首次实现了数百万个内核规模的高分辨率地球系统的数值模拟。

这种连续计算速度的实现来自其众核芯片神威26010。在这些黑色筒仓中，每个筒仓有1024个手掌大小的芯片。据介绍，单个这样的芯片的计算能力相当于2000年世界排名第一的三台超级计算机。这些芯片的研究单位是无锡江南计算技术研究所。

更重要的是，这些芯片都是中国制造的，拥有自主知识产权。之前的“天河二号”芯片是美国制造的英特尔芯片。2015年4月，美国宣布将禁止向中国销售高性能处理器，并特别提到了“天河二号”，称其相关的四个中国技术中心均被列入美国政府的限制名单。

张云泉告诉《时代周刊》记者:“芯片(处理器)是计算机的心脏，对超级计算机来说更为重要。”由于超级计算机运行速度很快，它们对其他国家构成了战略威胁。因此，美国很可能随时切断这种芯片的供应，所以我国必须避免这种情况。”

其他国家没有这样的速度

算上“太湖神威之光”，中国进入世界500强的超级计算机数量为167台，首次超过美国成为世界第一。当德国it专业杂志heise报道此事时，它直接附上了一张中国兵马俑的照片，并称中国的超级计算机为“兵马俑军团”。

2001年，中国的超级计算机没有一台进入世界500强。中国超级计算机行业也流传着一个“玻璃房子”的故事:上世纪80年代，中国石油工业部地球物理勘探局花巨资从美国购买了一台超级计算机，结果机器被放置在一个“玻璃房子”里，中国人不得进入，以方便美国专家的监控。

2010年，“天河一号”横空出世的空，在当年的11月份获得了世界500强超级计算的第一名。这也是中国第一次拥有世界上最快的电脑。此后不久，这份名单每六个月更新一次，世界上最快的计算机易手了。

2011年，“天河一号”被日本超级计算机“京”超越。2012年6月，美国超级计算机重获世界第一。然而，仅仅一年后，中国再次以“天河二号”登上世界第一宝座，并从此实现了“六连冠”。

中国的超级计算不仅居世界第一，而且其总数也开始飙升。

2015年5月，中国500强超级计算机中只有37台上榜，半年后，这个数字飙升至109台，超过欧洲和日本，位居世界第二，中国成立了国家超级计算中心。现在，又过了半年，它已经超过美国成为世界第一，国家超级计算中心的规模已经达到六个。该排名的主要编辑、田纳西大学计算机科学教授杰克·东加拉评论道:“没有其他国家有这样的速度。”

躺在国家实验室里

随着科技的发展，中国的超级计算在许多国家前沿领域发挥着越来越重要的作用，如航空航天/导航、石油勘探、车辆和船舶设计以及新药研发。据新华社报道，基于“神威太湖之光”系统的三款全机应用已入围“戈登·贝尔奖”，这是高性能计算应用领域的最高国际奖项，也是该奖项成立30年来中国团队首次入围。

然而，一些报道和专家指出，中国超级计算的缺点在于工业化和商业化明显不足。据资料显示，“天河一号甲”耗资6亿元建成，目前“神威太湖之光”工程总造价已达17.95亿元。然而，据统计，不到10%的国内R&D超级计算机资金被用于开发应用软件，这在美国占30%以上。2014年4月，天河二号的试运行对外开放，但只有120家企业和研究机构选择了试运行。

2015年7月，阿里巴巴云对外宣布启动量子计算机的研究计划，未来其计算速度将超过天河二号。然而，阿里巴巴云的公关总监王告诉《时代周刊》记者:“超级计算机实际上对我们来说很难使用。超级计算机就像顶级跑车，但我们需要的不是汽车的速度，而是为客户提供各种车辆。”

“中国超级计算机的硬件水平已经处于世界领先水平，但与欧美其他发达国家相比，中国超级计算机的应用软件开发与用户之间仍有差距。”张云泉评论道。

包云刚说:“现在超级计算机的产业化和商业化是全世界的难题，美国的超级计算机只在国家实验室里。出于战略原因，尽管超级计算机的初始投资很大，但我们仍需要开发超级计算技术，它可以辐射到行业的下游，并产生新的技术应用。而且随着技术的发展，它的成本也会下降，而且它可以用于一些商业公司的数据库，比如谷歌和百度。”