美國(guó)政府牽頭6家公司開發(fā)新一代超算 與中國(guó)競(jìng)爭(zhēng)

2013年，中國(guó)開發(fā)出了全球最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)“神威·太湖之光”，性能達(dá)到美國(guó)速度最快的系統(tǒng)“Titan”的5倍。不過，美國(guó)能源部正在研究新一代超級(jí)計(jì)算機(jī)，其速度將達(dá)到Titan的50倍。

本周，美國(guó)能源部向6家公司授予了總額2.58億美元的合同，這些公司包括AMD、Cray（Titan的開發(fā)商）、惠普企業(yè)（HPE）、IBM、英特爾和英偉達(dá)，目標(biāo)是到2021年開發(fā)出計(jì)算性能達(dá)到百億億次級(jí)的超級(jí)計(jì)算機(jī)。這些公司也將為此追加至少1.72億美元的資金，因?yàn)樗鼈円矊男录夹g(shù)開發(fā)中受益。

“百億億次級(jí)計(jì)算項(xiàng)目”需要多方面的技術(shù)進(jìn)步。HPE表示，在第一階段，相關(guān)公司將設(shè)計(jì)可以用在未來系統(tǒng)中的技術(shù)。這將推動(dòng)新的計(jì)算架構(gòu)，將數(shù)據(jù)保存在容量巨大的超高速RAM中，使數(shù)據(jù)可以一次性得到處理，而不必再利用存取速度較慢的硬盤。這樣的數(shù)據(jù)池將通過網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)連接用于處理數(shù)據(jù)的處理器。HPE上月推出了這種技術(shù)的原型產(chǎn)品，即“The Machine”。

這種以存儲(chǔ)為導(dǎo)向的方式與IBM的理念似乎一致。IBM研究院的詹姆斯·塞克斯頓（James Sexton）：“高性能計(jì)算正在從單純以計(jì)算為中心的模式轉(zhuǎn)變成為更強(qiáng)調(diào)以數(shù)據(jù)為中心的模式。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和流動(dòng)過程中，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、訓(xùn)練、分類和分析的能力至關(guān)重要，相對(duì)于傳統(tǒng)計(jì)算方法可以從大量數(shù)據(jù)源中更快地提取信息。”

英偉達(dá)對(duì)這一項(xiàng)目的貢獻(xiàn)主要在于用于人工智能的更強(qiáng)大GPU（圖形處理單元）。新一代GPU將比用在2018年美國(guó)能源部計(jì)算機(jī)中的Volta芯片更強(qiáng)大。除硬件之外，美國(guó)能源部還將要求這些公司開發(fā)強(qiáng)大的軟件，運(yùn)行龐大的計(jì)算。

美國(guó)能源部列出了這種系統(tǒng)的潛在應(yīng)用，例如模擬地震的影響，預(yù)測(cè)癌癥治療的有效性，設(shè)計(jì)核聚變反應(yīng)堆，以及模擬大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的空氣動(dòng)力學(xué)等。2017年4月，美國(guó)能源部在一份30頁(yè)的文件中甚至認(rèn)為，這樣的系統(tǒng)可以模擬氣候變化。

百億億次級(jí)計(jì)算項(xiàng)目在環(huán)保方面的目標(biāo)是，在不需要更多能源的情況下提升性能。不過，即便實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)，系統(tǒng)的能耗依然會(huì)很高。在最佳情況下，該系統(tǒng)的能耗達(dá)到20兆瓦，這相當(dāng)于2萬戶家庭的耗電水平。