上榜数量全球第一 中国超算未来怎么走？

马利亚

近日，全球超算500强中国上榜数量蝉联第一的消息让高性能计算（HPC）再次引发关注。高性能计算是一个国家的综合国力体现，是支撑国家实力持续发展的关键技术之一，世界各国都在积极建立、强化超级计算中心，提升高性能计算能力。占有如此重要战略位置的高性能计算未来发展会是怎样的呢？

你追我赶发展迅速

从新一期全球超级计算机500强榜单来看，中国在数量上继续增长，美国在最快超算上领跑。

全球超级计算机500强榜单始于1993年，由国际组织“TOP500”编制，每半年发布一次，是给全球已安装的超级计算机排座次的知名榜单。6月17日，新一期全球超级计算机500强榜单面世，中国超算上榜数量蝉联第一，美国超算“顶点”仍是运算速度冠军。

中国境内有219台超算上榜，在上榜数量上位列第一，美国以116台位列第二，日本、法国、英国和德国依次位居其后。这是2017年11月以来，中国超算上榜数量连续第四次位居第一。其中，中国“超算三强”联想、浪潮、曙光分别贡献了173台、71台和63台，分列厂商榜单的前三位。值得一提的是，联想上榜超算数量较2018年11月榜单增加33臺，于去年就已经成为TOP500超级计算机全球最大的供应商。2018年的数据显示，全球500台最强大的超级电脑中有近1/4执行联想装置。

从新一期全球超级计算机500强榜单来看，中国在数量上继续增长，美国在最快超算上领跑，其在超算运算速度上仍有较大的优势。美国能源部下属橡树岭国家实验室开发的“顶点”以每秒14.86万亿次的浮点计算能力再次登顶，打破了在半年前榜单上的每秒14.35万亿次的纪录。而美国能源部下属劳伦斯利弗莫尔国家实验室开发的“山脊”、中国超算“神威·太湖之光”和“天河二号”分列二、三、四位。

中科院计算所研究员、国家超算济南中心主任张云泉告诉《中国电子报》记者，本期全球超级计算机500强榜单变化不大，中国排在前50的超级计算机较少，形成“头重腿长腰细”的形态。目前，中国已经是超算大国，但还不是超算强国。

赛迪顾问分析师刘新表示，从榜单数量来看，中国在超算上榜数量上位列第一，可以看出中国在高性能计算方面实力是逐年提升。虽然美国上榜数量位列第二，但在单节点的计算能力上，中国与美国的差距仍然很大。并且，排名并不能够代表高性能计算应用的真实情况，受制于高性能软件发展，国内的高性能计算应用还是较匮乏，也较落后，很多产品难以发挥其真正的规模计算能力。另外，在体系架构创新方面我们还需多元化发展。

架构创新成为重点

为了支撑多元化的应用需求、适应多样的计算需求，超级计算机的体系结构，也会向异构化方向发展。

现阶段超算目标不再局限于提升系统计算性能，而更偏重于发展自身超算技术，HPC发展之路可谓从Supercom-purer到Supercoroputing（从超级计算机到超级计算技术）。刘新告诉《中国电子报》记者，高性能计算机实现的是高性能计算，每年技术演进的重心不再是传统的集群方式，而是基于体系架构创新。目前，更多的厂商开始利用新的技术架构，如GPU+CPU的混合架构。CPU本身的性能与架构也会向多核、众核的方向发展。未来，也会出现AI+HPC这类组合应用。

张云泉表示，为了支撑多元化的应用需求、适应多样的计算需求，超级计算机的体系结构，也会向异构化方向发展。而超级异构的创意性架构需要多元化的评价标准，本次全球超级计算机500强发布会上也提到了推动测试标准多元化发展的目标。

云超算赋能全行业

面对新的行业应用领域，超级计算机的体系结构和软件生态都要不停地创新和进化。

高性能计算机的用途有很多。目前，中国有6个超级计算中心，已经构建了从编译器、操作系统、开发环境到应用平台的较为完善的软件生态链，应用领域涉及天气气侯、航空航天、先进制造、新材料等众多方面。目前，高性能计算正从传统的科学计算向新型的计算领域快速扩散，如人工智能、云计算和大数据等都和超级计算的计算能力有密切的关系，尤其在人工智能智方面起到了很大的推动作用。高性能计算的算力为大数据的发展提供了坚实的基础保障，大数据又是人工智能发展的支撑。同时，人工智能的发展和应用促进大数据的爆发增长和算力的技术提升，三者有着密切的关联。有专家表示，高性能计算直接带动人工智能和大数据的发展。人工智能渗透性强，在各行业都有体现，如智能工业、智能医疗、智能交通等方面。人工智能的发展需要芯片、算法、硬件等解决方案，技术偏“硬”。而大数据基于海量数据分析，技术偏“软”。两者相辅相成、相互结合才能赋能每一个行业。

大数据的特色在于对海量数据的挖掘，但它必须依托云计算的分布式处理、分布式数据库、云存储和/或虚拟化技术。从技术上看，大数据与云计算的关系就像一枚硬币的正反面一样密不可分。“未来的高性能计算可能还要和云计算融合，即所谓的高性能云计算。高性能云计算会成为高性能计算向大众、向整个社会普及的窗口，在未来计算的建设中将发挥越来越重要的作用。”张云泉对《中国电子报》记者说。

张云泉表示，面对新的行业应用领域，超级计算机的体系结构和软件生态都要不停地创新和进化。与新的应用领域融合创新，这也是目前超算发展的主要挑战。

算力工厂惠及大众

未来高性能计算的服务模式，应充分利用现有资源，实现算力的开发、共享，让算力惠及民生。

随着互联网时代的来临，高性能计算已经逐渐走出实验室，进入企业应用，和我们的生活息息相关。相比过去，高性能计算这个主要用于科研机构的系统已经在逐渐“平民化”。

“当前高性能计算的应用主要还是集中在科学计算方面，如模拟仿真，基因测序、大脑研究、天体物理学、人工智能、气候科学、化学、生物学、汽车和航空等领域。随着人工智能、大数据的发展，我认为HPC的服务模式也会发生一些变化。从传统科学研究走向商用，通过HPC平台对外输出类似海量数据的处理、HPC应用软件开发与测试等在线服务。”刘新向《中国电子报》记者表示。

目前无论是高精尖领域，还是以全球人口为庞大基数的运算分析领域，对于算力的需求都是持续增长的。未来高性能计算的服务模式，应充分利用现有资源，实现算力的开发、共享，让算力惠及民生，走入千家万户，使企业甚至个人皆可享有算力带来的便利。

“随着高性能计算的快速发展，对计算力的需求越来越旺盛，我们将来可能会进入一个算力经济的时代。甚至会出现类似于发电厂的算力工厂，可以简单、便宜地把计算能力输送到社会的方方面面。”张云泉说，“未来我们可能会进入一个国家超算中心和算力工厂并存的时代，这样既可以满足社会高精尖领域的需求，也可以满足经济创新和社会生活等各个方面的需求。”