近日,，全球超算500強(qiáng)中國(guó)上榜數(shù)量蟬聯(lián)第一的消息讓高性能計(jì)算(HPC)再次引發(fā)關(guān)注,。高性能計(jì)算是一個(gè)國(guó)家的綜合國(guó)力體現(xiàn)，是支撐國(guó)家實(shí)力持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一,，世界各國(guó)都在積極建立,、強(qiáng)化超級(jí)計(jì)算中心，提升高性能計(jì)算能力,。占有如此重要戰(zhàn)略位置的高性能計(jì)算未來(lái)發(fā)展會(huì)是怎樣的呢?

　　你追我趕發(fā)展迅速

　　全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單始于1993年,，由國(guó)際組織“TOP500”編制，每半年發(fā)布一次,，是給全球已安裝的超級(jí)計(jì)算機(jī)排座次的知名榜單,。6月17日，新一期全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單面世,，中國(guó)超算上榜數(shù)量蟬聯(lián)第一,，美國(guó)超算“頂點(diǎn)”仍是運(yùn)算速度冠軍。

　　中國(guó)境內(nèi)有219臺(tái)超算上榜,，在上榜數(shù)量上位列第一,，美國(guó)以116臺(tái)位列第二，日本,、法國(guó),、英國(guó)和德國(guó)依次位居其后。這是2017年11月以來(lái),，中國(guó)超算上榜數(shù)量連續(xù)第四次位居第一,。其中,，中國(guó)“超算三強(qiáng)”聯(lián)想、浪潮,、曙光分別貢獻(xiàn)了173臺(tái),、71臺(tái)和63臺(tái)，分列廠商榜單的前三位,。值得一提的是,，聯(lián)想上榜超算數(shù)量較2018年11月榜單增加33臺(tái)，于去年就已經(jīng)成為TOP500超級(jí)計(jì)算機(jī)全球最大的供應(yīng)商,。2018年的數(shù)據(jù)顯示,，全球500臺(tái)最強(qiáng)大的超級(jí)電腦中有近1/4執(zhí)行聯(lián)想裝置。

　　從新一期全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單來(lái)看,，中國(guó)在數(shù)量上繼續(xù)增長(zhǎng),，美國(guó)在最快超算上領(lǐng)跑，其在超算運(yùn)算速度上仍有較大的優(yōu)勢(shì),。美國(guó)能源部下屬橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的“頂點(diǎn)”以每秒14.86萬(wàn)億次的浮點(diǎn)計(jì)算能力再次登頂,，打破了在半年前榜單上的每秒14.35萬(wàn)億次的紀(jì)錄,。而美國(guó)能源部下屬勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的“山脊”,、中國(guó)超算“神威·太湖之光”和“天河二號(hào)”分列二、三,、四位,。

　　中科院計(jì)算所研究員、國(guó)家超算濟(jì)南中心主任張?jiān)迫嬖V《中國(guó)電子報(bào)》記者,，本期全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單變化不大,，中國(guó)排在前50的超級(jí)計(jì)算機(jī)較少，形成“頭重腿長(zhǎng)腰細(xì)”的形態(tài),。目前,，中國(guó)已經(jīng)是超算大國(guó)，但還不是超算強(qiáng)國(guó),。

　　賽迪顧問(wèn)分析師劉新表示,，從榜單數(shù)量來(lái)看，中國(guó)在超算上榜數(shù)量上位列第一,，可以看出中國(guó)在高性能計(jì)算方面實(shí)力是逐年提升,。雖然美國(guó)上榜數(shù)量位列第二，但在單節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力上,，中國(guó)與美國(guó)的差距仍然很大,。并且，排名并不能夠代表高性能計(jì)算應(yīng)用的真實(shí)情況,，受制于高性能軟件發(fā)展,，國(guó)內(nèi)的高性能計(jì)算應(yīng)用還是較匱乏,，也較落后，很多產(chǎn)品難以發(fā)揮其真正的規(guī)模計(jì)算能力,。另外,，在體系架構(gòu)創(chuàng)新方面我們還需多元化發(fā)展。

　　架構(gòu)創(chuàng)新成為重點(diǎn)

　　現(xiàn)階段超算目標(biāo)不再局限于提升系統(tǒng)計(jì)算性能,，而更偏重于發(fā)展自身超算技術(shù),，HPC發(fā)展之路可謂從Supercomputer到Supercomputing(從超級(jí)計(jì)算機(jī)到超級(jí)計(jì)算技術(shù))。劉新告訴《中國(guó)電子報(bào)》記者,，高性能計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的是高性能計(jì)算,，每年技術(shù)演進(jìn)的重心不再是傳統(tǒng)的集群方式，而是基于體系架構(gòu)創(chuàng)新,。目前,，更多的廠商開始利用新的技術(shù)架構(gòu)，如GPU+CPU的混合架構(gòu),。CPU本身的性能與架構(gòu)也會(huì)向多核,、眾核的方向發(fā)展。未來(lái),，也會(huì)出現(xiàn)AI+HPC這類組合應(yīng)用,。

　　張?jiān)迫硎荆瑸榱酥味嘣膽?yīng)用需求,、適應(yīng)多樣的計(jì)算需求,，超級(jí)計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)，也會(huì)向異構(gòu)化方向發(fā)展,。而超級(jí)異構(gòu)的創(chuàng)意性架構(gòu)需要多元化的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),，本次全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)發(fā)布會(huì)上也提到了推動(dòng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)多元化發(fā)展的目標(biāo)。

　　云超算賦能全行業(yè)

　　高性能計(jì)算機(jī)的用途有很多,。目前,，中國(guó)有6個(gè)超級(jí)計(jì)算中心，已經(jīng)構(gòu)建了從編譯器,、操作系統(tǒng),、開發(fā)環(huán)境到應(yīng)用平臺(tái)的較為完善的軟件生態(tài)鏈，應(yīng)用領(lǐng)域涉及天氣氣候,、航空航天,、先進(jìn)制造、新材料等眾多方面,。目前,，高性能計(jì)算正從傳統(tǒng)的科學(xué)計(jì)算向新型的計(jì)算領(lǐng)域快速擴(kuò)散，如人工智能、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等都和超級(jí)計(jì)算的計(jì)算能力有密切的關(guān)系,，尤其在人工智能智方面起到了很大的推動(dòng)作用,。高性能計(jì)算的算力為大數(shù)據(jù)的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)保障，大數(shù)據(jù)又是人工智能發(fā)展的支撐,。同時(shí),，人工智能的發(fā)展和應(yīng)用促進(jìn)大數(shù)據(jù)的爆發(fā)增長(zhǎng)和算力的技術(shù)提升，三者有著密切的關(guān)聯(lián),。有專家表示,，高性能計(jì)算直接帶動(dòng)人工智能和大數(shù)據(jù)的發(fā)展。人工智能滲透性強(qiáng),，在各行業(yè)都有體現(xiàn),，如智能工業(yè)、智能醫(yī)療,、智能交通等方面,。人工智能的發(fā)展需要芯片、算法,、硬件等解決方案,，技術(shù)偏“硬”。而大數(shù)據(jù)基于海量數(shù)據(jù)分析,，技術(shù)偏“軟”,。兩者相輔相成、相互結(jié)合才能賦能每一個(gè)行業(yè),。

　　大數(shù)據(jù)的特色在于對(duì)海量數(shù)據(jù)的挖掘,，但它必須依托云計(jì)算的分布式處理,、分布式數(shù)據(jù)庫(kù),、云存儲(chǔ)和/或虛擬化技術(shù)。從技術(shù)上看,，大數(shù)據(jù)與云計(jì)算的關(guān)系就像一枚硬幣的正反面一樣密不可分,。“未來(lái)的高性能計(jì)算可能還要和云計(jì)算融合,，即所謂的高性能云計(jì)算,。高性能云計(jì)算會(huì)成為高性能計(jì)算向大眾、向整個(gè)社會(huì)普及的窗口,，在未來(lái)計(jì)算的建設(shè)中將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用,。”張?jiān)迫獙?duì)《中國(guó)電子報(bào)》記者說(shuō),。

　　張?jiān)迫硎?，面?duì)新的行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，超級(jí)計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)和軟件生態(tài)都要不停地創(chuàng)新和進(jìn)化。與新的應(yīng)用領(lǐng)域融合創(chuàng)新,，這也是目前超算發(fā)展的主要挑戰(zhàn),。

　　算力工廠惠及大眾

　　隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的來(lái)臨，高性能計(jì)算已經(jīng)逐漸走出實(shí)驗(yàn)室,，進(jìn)入企業(yè)應(yīng)用,，和我們的生活息息相關(guān)。相比過(guò)去,，高性能計(jì)算這個(gè)主要用于科研機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)已經(jīng)在逐漸“平民化”,。

　　“當(dāng)前高性能計(jì)算的應(yīng)用主要還是集中在科學(xué)計(jì)算方面，如模擬仿真,，基因測(cè)序,、大腦研究、天體物理學(xué),、人工智能,、氣候科學(xué)、化學(xué),、生物學(xué),、汽車和航空等領(lǐng)域。隨著人工智能,、大數(shù)據(jù)的發(fā)展,，我認(rèn)為HPC的服務(wù)模式也會(huì)發(fā)生一些變化。從傳統(tǒng)科學(xué)研究走向商用,，通過(guò)HPC平臺(tái)對(duì)外輸出類似海量數(shù)據(jù)的處理,、HPC應(yīng)用軟件開發(fā)與測(cè)試等在線服務(wù)?！眲⑿孪颉吨袊?guó)電子報(bào)》記者表示,。

　　目前無(wú)論是高精尖領(lǐng)域，還是以全球人口為龐大基數(shù)的運(yùn)算分析領(lǐng)域,，對(duì)于算力的需求都是持續(xù)增長(zhǎng)的,。未來(lái)高性能計(jì)算的服務(wù)模式，應(yīng)充分利用現(xiàn)有資源,，實(shí)現(xiàn)算力的開發(fā),、共享，讓算力惠及民生,，走入千家萬(wàn)戶,，使企業(yè)甚至個(gè)人皆可享有算力帶來(lái)的便利。

　　“隨著高性能計(jì)算的快速發(fā)展,，對(duì)計(jì)算力的需求越來(lái)越旺盛,，我們將來(lái)可能會(huì)進(jìn)入一個(gè)算力經(jīng)濟(jì)的時(shí)代。甚至?xí)霈F(xiàn)類似于發(fā)電廠的算力工廠，可以簡(jiǎn)單,、便宜地把計(jì)算能力輸送到社會(huì)的方方面面,。”張?jiān)迫f(shuō),，“未來(lái)我們可能會(huì)進(jìn)入一個(gè)國(guó)家超算中心和算力工廠并存的時(shí)代,，這樣既可以滿足社會(huì)高精尖領(lǐng)域的需求，也可以滿足經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新和社會(huì)生活等各個(gè)方面的需求,?！?/p>