探访美最新一代超算实验室被问:是美国公民吗?

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访问中美超级计算机竞赛的最前沿 Argonne Lab

日经中国网7月30日消息,新一代超级计算机研发竞争日趋激烈。今年3月,美国能源部宣布,美国首个“E级”超级“Aurora”将于2021年在芝加哥的阿贡国家实验室推出。中国的附加费和世界排名第一,2020年将推出这一类新一代,2021年左右将推出日本。在中美高科技优势争端愈演愈烈的情况下,决定未来国家的超级计算竞争的趋势力量吸引了各方的关注。

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阿贡国家实验室正在建造一座建有超高速超级计算机“Aurora”(美国伊利诺伊州)的建筑

E级下一代超级计算可以完成每秒“1E=10亿(10到18次幂)”的浮点运算。阿贡国家实验室表示,它相当于“世界上70亿人同时计算每人每秒1.5亿次”。

它有望成为美国第一个E级超级收购。 Aurora由美国能源部以5亿美元资助。它由半导体巨头英特尔公司和超级计算机制造商Cray委托。这将是航空航天领域,个性化医疗和太阳能领域的模拟测试。电池开发有帮助。

这篇文章的作者从芝加哥开车到西南约45分钟,并参观了即将引入“极光”的阿贡国家实验室。环境优美,许多建筑物都位于一个大约6平方公里的广阔公园内,就像大学校园一样。正在建设中的“极光”专用建筑也在眼前。

阿贡国家实验室成立于1946年,是美国能源部下属的17个国家实验室之一,由芝加哥大学运营。由世界上第一个成功的核裂变控制的物理学家恩里科费米创建的“曼哈顿计划”就是它的起源。

“是美国公民吗?”

经过严格的安全检查后,车辆可以被释放,并且访客登记在带有转移室的建筑物中进行。也许对于机密性管理,文章的作者也被问到“你是美国公民吗?”。在成功获得入场徽章后,文章的作者前往计算科学系的TCS大楼。

前来迎接的研究员Michael Papka留着长长的胡须,令人印象深刻。他曾担任超级会计部门ALCF的主管,该文章的作者在计算速度的世界中访问了第21个“Mira”。

我一进机房就听到了空调系统的冷却声。 48个黑色橱柜张开了鲜艳的图案,让人联想到空间。 “Mira”的操作速度是“Aurora”的1/100。

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阿贡国家实验室的高速超级计算机“米拉”里面

Papka表示,投资高绩效和超级计算是首要任务。超级计算的传统应用主要集中在基础科学领域。然而,近年来,增加了AI(人工智能),数据分析和应用工程领域,并且需求正在迅速扩大并且处于供不应求的状态。

美国对新一代超级计算机的研发可以追溯到前总统奥巴马时期。奥巴马于2015年颁布了总统令,以制定国家战略计划计划(NSCI)。研发计划是在美国能源部,国防部和国家科学基金会的领导下启动的。特朗普政府随后继承了该计划,现在能源部下属的三个国家实验室正计划上线。在美国,各方都在努力成为“美国第一个参与竞争的国家”。

在美国,除了阿贡国家实验室之外,橡树岭国家实验室也计划在2021年,Jack Dongarra说,他是全球500强500强名单的创始成员之一,也是田纳西大学的教授。在“边疆”年,执行核试验和其他任务的劳伦斯利弗莫尔国家实验室计划于2022年推出“El Capitan”,这是E级超级计算机。但是,在发展进程中可能存在无法预料的障碍。 Jack Dongara教授指出,“第一个登顶的人不一定是阿贡国家实验室。”

让我们回顾一下超级计算的历史。 TOP500榜单每年发布两次,处理性能排名分别在6月和11月公布。该清单创建于1993年,已经过了四分之一个世纪。在创立之初,美国占据了绝对的优势,但在过去的十年中,中国已经尽快建立了自己的优势。

中国国防科技大学(NUDT)于2010年11月首次亮相“天河一号”。之后,它曾被美国超越。然而,在2013年至2017年的五年间,升级后的“天河二号”和“神威太湖之光”凭借国内技术先后名列榜首。 2016年,中国在超计算方面首次超过美国。

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美国首款超高速E级超级计算机“Aurora”计划于2021年上线(英特尔公司照片)

与此同时,美国在2016年的第三名下降到第三名,然后在2017年11月跌至第五位,但随后发起了反击。 2018年6月,它重新获得了橡树岭国家实验室“顶点”的最高位置。在当年11月的最新排名中,美国继续排名第一,而美国也占据了排名前十的一半。

中国的超算保有量位居第一

尽管美国在表现方面已经重新获得最高位置,但在占有方面远远落后于中国。在TOP500排行榜上,中国达到227个单位,占总数的45%,而美国仅有109个单位,占25%,是历史最低单位。

日本有31个单位,仅次于中国和美国。 NEC的“地球虚拟化器”在2002年6月至2004年6月之间位居榜首,而“国王”在2011年也名列榜首。在2018年11月的超级节能列表“绿色500”排行榜中,日本的“Shoubu” “排名第一,现在计划在2021年前后推出E级”后京“。

新一代超级计算正在扩大人类未来的可能性。它有望促进破解宇宙,遗传学和人脑研究,改变行业新材料,新能源开发和国防等领域的革命性研究。

超级计算竞赛的未来是什么?中国正在制作三个预分类的原型(在E阶段之前),有些人预测“第一个达到顶峰的可能是中国,计划在2020年上线。美国可能是第二个。”从长远来看,中国的崛起和美国的衰落趋势仍将持续,“中国的优势在不断扩大。”与直接商业利益没有直接关系的科学主题不容易受到广泛关注,但随着中国悄然扩大其优势,特朗普肯定无法坐以待毙。