2013年,，中國憑借“天河二號（TH-2）”超級計(jì)算機(jī)成功擊敗美國的“泰坦（Titan,，由Cray——美國著名超級計(jì)算機(jī)制造商于美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室研造）”,，成為世界上運(yùn)算速度最快的超級計(jì)算機(jī),。隨后,，中國乘勝追擊,，于2016年憑借“神威·太湖之光（Sunway Taihu Light）”超級計(jì)算機(jī)以近兩倍于“天河二號”的運(yùn)算速率與三倍于其的運(yùn)行效率，坐穩(wěn)了超級計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的頭把交椅,。至今,，我國包攬了世界頂級超級計(jì)算機(jī)榜單的前兩位。

今年年初,，中國趁熱打鐵,，想要率先完成世界第一臺運(yùn)算速率為“百億億級”的超級計(jì)算機(jī)的研造。面對中國的威脅,，美國能源部向惠普企業(yè)（Hewlett Packard Enterprise,，簡稱HPE，2013年于美國惠普公司“HP Inc.”中分離出來,，著力發(fā)展云計(jì)算解決方案）進(jìn)行研究撥款,，命其根據(jù)The Machine項(xiàng)目現(xiàn)有的技術(shù)來制訂百億億級超級計(jì)算機(jī)的參考設(shè)計(jì)方案。

這個(gè)The Machine項(xiàng)目是什么呢,？它是由惠普企業(yè)在2014年開啟的一個(gè)旨在“徹底改造基礎(chǔ)計(jì)算結(jié)構(gòu)”的一個(gè)科研項(xiàng)目,。然而該項(xiàng)目喜憂參半，以至于惠普企業(yè)后來并不打算將The Machine完整推向市場,，而是將其精粹與革新部分融合到其他惠普企業(yè)的商業(yè)服務(wù)器和技術(shù)當(dāng)中,。

(The Machine設(shè)備一角)

回到正題?？v觀歷史,，我們不難發(fā)現(xiàn)世界上絕大多數(shù)的頂級超級計(jì)算機(jī)都是由美國能源部掌握并操控的,。但近年來,，中國開始以疾風(fēng)驟雨之勢占據(jù)這份榜單。中國的頂級超級計(jì)算機(jī)“神威·太湖之光”的最佳性能（每秒93千萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算,，peta flops：peta,，10的15次方,，表千萬億次；flops,，每秒浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)）是美國第一超級計(jì)算機(jī)“泰坦”運(yùn)算速率（每秒18千萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算）的五倍,。

美國曾“桀驁不馴”地宣稱其將于2021年左右完成世界首個(gè)百億億級（相當(dāng)于每秒1000千萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算速率）超級計(jì)算機(jī)的研發(fā)并將其投入使用，重新奪回美國在超級計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的王座,。但中國似要先聲奪人,，今年一月份，我國超級計(jì)算機(jī)中心宣稱中國首臺百億億級超級計(jì)算機(jī)原型機(jī)將會(huì)在2017年年底研發(fā)完成,，并預(yù)計(jì)在2020年之前投入使用,。

（“泰坦”超級計(jì)算機(jī)）

想要從無到有地研制一臺百億億級的超級計(jì)算機(jī)，研究者們必須解決三個(gè)主要問題：一,、極大的電力消耗（數(shù)十億瓦特）與極高的冷卻要求,；二、計(jì)算機(jī)的構(gòu)造與連接線必須設(shè)計(jì)精巧,，以保證成百上千的處理器與內(nèi)存芯片能夠有效運(yùn)轉(zhuǎn),；三、設(shè)計(jì)制造一組能夠真正能夠在每秒百億億次運(yùn)算的狀態(tài)下仍可正常運(yùn)行的操作系統(tǒng)與客戶端軟件,。

要是較起真來,，不解決上述三個(gè)問題也是可以架構(gòu)一個(gè)“所謂的”百億億級超級計(jì)算機(jī)的——只要把無數(shù)個(gè)CPU連接在一起，直到運(yùn)算速率足夠就行了——但其實(shí),，這樣“搭建”起來的“超級計(jì)算機(jī)”是無法做到每秒進(jìn)行百億億次運(yùn)算的,。即使可以，它每次的運(yùn)行成本也都會(huì)達(dá)到令人咋舌的天文數(shù)字,，對其實(shí)際應(yīng)用造成了巨大限制,。

（“神威·太湖之光”超級計(jì)算機(jī)）

據(jù)外媒Ars Technica稱，中國現(xiàn)在就是在以這種“累加堆砌”的方式制造超級計(jì)算機(jī)：先在2017年把所需的硬件安在一起,，然后用接下來的幾年試圖使這些硬件運(yùn)轉(zhuǎn)起來,。

Ars Technica同樣稱，美國國家能源局選擇了一種更為“沉著穩(wěn)健”的方式來研制超級計(jì)算機(jī),，那就是為惠普企業(yè)撥款來研發(fā)百億億級超級計(jì)算機(jī)的參考設(shè)計(jì)方案,。撥款的資金來自于美國國家能源局一項(xiàng)名為“Path Forward（前途）”的項(xiàng)目，該項(xiàng)目是ECP項(xiàng)目（Exascale Computing Project,，百億億級計(jì)算項(xiàng)目）的子項(xiàng)目之一,。

ECP項(xiàng)目由當(dāng)時(shí)的奧巴馬政府組織建立，已對美國的各項(xiàng)針對百億億級計(jì)算機(jī)的研究項(xiàng)目給予了數(shù)千萬美元的資金支持,?；萜掌髽I(yè)所收到的資金援助也由此可見一斑。

超算是如何架構(gòu)的,？它又能做什么,？

因此,，惠普企業(yè)的計(jì)劃是什么？它有希望在美國國家能源局的三輪資金援助申請中過關(guān)斬將,，并且在中國之前將百億億級超級計(jì)算機(jī)研制出來嗎,？

惠普企業(yè)稱他們將基于一個(gè)稱為“記憶驅(qū)動(dòng)計(jì)算（Memory-Driven Computing）”的架構(gòu)來研制這款百億億級超級計(jì)算機(jī)?！坝洃涷?qū)動(dòng)計(jì)算”架構(gòu)就是從The Machine中導(dǎo)出的,。

簡單說來，惠普企業(yè)已有一整套成型的技術(shù)使得不計(jì)其數(shù)的可尋址存儲器（其總存儲量可達(dá)4096堯字節(jié),，1堯等于2的80次方,，4096堯大約是全宇宙原子的數(shù)量）可被一個(gè)高速、低能耗的光互聯(lián)器件連接起來,。而該光互聯(lián)器件是由一個(gè)全新的硅光子芯片驅(qū)動(dòng)的,。

（惠普企業(yè)的X1硅光子互聯(lián)器件）

現(xiàn)在，由此構(gòu)建的整個(gè)存儲器還極不穩(wěn)定,，但假以時(shí)日——一旦惠普企業(yè)將其憶阻器技術(shù)投放市場,，或者引入英特爾的3DXPoint內(nèi)存技術(shù)——該存儲器將會(huì)穩(wěn)定下來。

更重要的是,，惠普企業(yè)宣稱他們已經(jīng)研發(fā)出可以真正使用如此大量存儲空間的軟件工具,。該工具可以從龐大的數(shù)據(jù)集（比如：Facebook上所有人發(fā)的所有內(nèi)容；全世界網(wǎng)絡(luò)上的全部內(nèi)容,；地球上所有人的健康數(shù)據(jù),，等等）中推引出隱含信息和科學(xué)價(jià)值。

惠普企業(yè)CTO Mark Potter毫不質(zhì)疑地表示其公司的科技將成為拯救人類的曙光,。他說道：“我們堅(jiān)信記憶驅(qū)動(dòng)計(jì)算是推動(dòng)科技產(chǎn)業(yè)前進(jìn)的重要舉措,。我們將由此迎來惠及全社會(huì)的進(jìn)步。我們此次揭露的存儲架構(gòu)可以應(yīng)用到所有類型的計(jì)算中——從尖端智能設(shè)備到超級計(jì)算機(jī),，不一而足,。”

中美交鋒,，奪魁者誰,？

實(shí)際上，我們還是離Potter的理想有一定距離的,，但是惠普企業(yè)的技術(shù)確實(shí)是實(shí)現(xiàn)研制百億億級超級計(jì)算機(jī)的重要一步,。

如果你是評委，需要為惠普企業(yè)所做的努力點(diǎn)評一二,，倘若以本文之前提到的三大問題的解決程度為評判標(biāo)準(zhǔn),，估計(jì)“差強(qiáng)人意”或許是你會(huì)使用的字眼：他們在軟件使用、能源消耗,、和規(guī)模升級上都取得了一定的突破,。但前路漫漫,，研制超級計(jì)算機(jī)所需要解決的問題很多,，尤其是像提高運(yùn)算速率這樣的難題,，更是復(fù)雜棘手。

美國已全面禁止英特爾,、Nvidia,、和AMD的超級計(jì)算機(jī)芯片向中國出口，在此之后,，中國國家芯片設(shè)計(jì)中心研發(fā)出專為超級計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的256核RISC（精簡指令集計(jì)算機(jī)）芯片,。惠普企業(yè)目前能提供的就是可用于不同芯片交流的Gen-Z協(xié)議,，他們同樣承諾會(huì)研制出邏輯芯片,，使超級計(jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn)更進(jìn)一步。

（The Machine原型機(jī),，有著核輻射般詭異的綠光）

盡管如此,，目前美國超級計(jì)算機(jī)的研制仍是在最初的籌資階段，惠普企業(yè)對百億億級超級計(jì)算機(jī)技術(shù)的研發(fā)目前也只是紙上談兵,。只有當(dāng)超級計(jì)算機(jī)項(xiàng)目進(jìn)入到第二和第三階段,，惠普企業(yè)才會(huì)真正開始設(shè)計(jì)并研制超級計(jì)算機(jī)。

如果所有程序都按部就班地進(jìn)行,，英特爾最新的72核/288線程Xeon Phi芯片可能會(huì)使美國領(lǐng)先一步于中國完成百億億級超級計(jì)算機(jī)的研造,。但是由于其單個(gè)芯片的建議零售價(jià)為6400美元，而研造一部百億億級的超級計(jì)算機(jī)大約需要30萬個(gè)這樣的芯片,，這不菲的價(jià)格或許也是美國需要考量的因素,。

美國國家能源局的大多數(shù)超級計(jì)算機(jī)項(xiàng)目撥款針對的都是可應(yīng)用于其上的軟件程序。這次,，美國國家能源局還將為加入到“Path Forward”項(xiàng)目中的包括AMD,，Cray（“泰坦”超算制造商），IBM,，英特爾,，以及Nvidia等知名公司提供研發(fā)資金支援。美國國家能源局預(yù)計(jì)在三年內(nèi)為PathForward共撥出2億5千8百萬美元,。因?yàn)榇舜窝芯繉κ苜Y企業(yè)的發(fā)展大有裨益,，受該項(xiàng)撥款資助的企業(yè)在這三年期間也需自付共計(jì)至少1億7千2百萬美元的研究經(jīng)費(fèi)。

雖然美國卷土重來之勢已顯,，中國方面并不會(huì)束手就擒,。我國已將百億億次超級計(jì)算機(jī)及相關(guān)技術(shù)的研究寫入國家“十三五”規(guī)劃，并采用“三頭并進(jìn)”的方式,，由中科曙光,、國防科技大學(xué)及江南計(jì)算技術(shù)研究所來牽頭研制百億億級超算的原型系統(tǒng),。“史上第一臺百億億級超算”究竟花落誰家,，且讓我們拭目以待,。