一路领先！下一代E级计算机运算速度将超太湖之光8倍

 作为国人的荣耀，我国自主研发的“神威·太湖之光”超级计算机蝉联世界冠军令国人雀跃，可是研究人员并没有因此成就就停滞不前。与“神威·太湖之光”同属一个研制单位、同样以“全国产”为特点的国家超算济南中心正在与国家并行计算机工程技术研究中心一道研制“太湖之光”的下一代——神威E级原型机，“预计在2018年6月与国人见面，并落户国家超算济南中心。”山东省科学院计算中心(国家超算济南中心)副主任潘景山说到。

作为全球第一台运行速度超过十亿亿次/秒的超级计算机，“神威·太湖之光”超级计算机计算能力“运算1分钟相当于200多万台普通电脑的运算能力，也相当于72亿地球人同时用计算器不间断计算32年。”但在潘景山看来，E级计算机的运算速度可达“神威·太湖之光”的8倍多——每秒运算将达到百亿亿次。

能耗和应用仍是攻关两大难题

从“天河二号”首次登顶世界最快超级计算机宝座开始，中国超算已经斩获全球超级计算机500强榜单的“九连冠”。

“大到现代武器系统研制试验，小到好莱坞特效制作都离不开超算，超算已成为理论和实验之外的第三种科学研究手段，它体现着一个国家的科技综合实力。”中国计算机学会高性能计算专委会秘书长、国家超算济南中心主任张云泉向科技日报记者表示，我国超算虽然起步晚，从局部突破到综合技术领先，从奋力追赶到逐步超越，仅用了15年。不过，现有的超算能力显然不能满足中国庞大的市场需求。

2016年国家启动三个“E级计算机原型系统”项目，国家“高性能计算”重点研发计划总体组专家介绍，研制E级机引入“神威”(国家并行计算机工程技术研究中心)、“天河”(国防科技大学)、“曙光”(曙光公司)三支超强团队相互竞争，通过赛马机制打造我国自主的E级计算机“利剑”。

这三个项目组在超级计算机研制方面都拥有深厚的技术基础和丰富的研制经验，各家研制单位在存量基础上必须有颠覆性增量创新才能再前进一步。

实现颠覆性增量创新向来不容易，潘景山认为，攻关E级机大家需克服两大难题：“如果用现有技术研制E级计算机，能耗将达到每小时60兆瓦左右，这几乎相当于一个中等县的用电量，能耗太大。”“有人说形容中国超算的性能与应用是‘十车道高速路上跑着很少的车辆’，说法夸张，但如何扩大应用确实是挑战。”

“九连冠”后需冷静，美国或将触底反弹

针对“中国超算”应用能力不足的短板，以全国产为特色的神威E级原型机已经有了不少动作。

2016年国家超算济南中心与国家海洋局第一海洋所获批了E级应用软件项目“海洋环境高性能数值模拟应用软件研制”。后续双方和青岛海洋科学与技术国家实验室一起深度合作，聚焦为山东在国内领先的海洋领域科研团队和业务部门提供大规模可扩展的并行计算服务、大数据服务和智能计算服务，共同研制超大规模可扩展高效率的海洋数值模式软件和海洋应用软件系统，为透明海洋、深海极地、蓝色生命等大科学计划和国家海洋战略提供高效服务。

发力E级应用软件，包含着中国超算人的“良苦用心”，也是“全国产”超算的内在需求。长期以来，“中国超算”重“硬”轻“软”，基础并行环境、基础算法、高性能数学库、操作系统等高性能计算基础与应用软件的发展落后于计算机系统的发展已是不争事实。

潘景山举例道：超算在解决一些问题时通常会用到模型、算法、数学库，但现在常用的基础数学库大部分还是国外的。他认为，造成这一现象的原因有二：一是前期重视不够、投入不足;二是超常规发展只实现了局部突破，全面超越还需要时间。

本次全球TOP500榜单，美国罕见被挤出前三名。张云泉认为，这是美国超算发展的低潮，也可能是触底反弹的开始。他透露：2018年下半年，美国将开始推出全新研制的“北极光”超算，运算速度可以达到180P(P为超级计算机运算单位，意为每秒千万亿次)。所以从2018年到2020年，美国或将重新夺回TOP500的冠军宝座，甚至可能会出现几连冠的情况。

“如果中国按计划造出E级超级计算机后，我们将再拿冠军。”潘景山说。