昨日,一臺有著武俠味兒名字的超級計算機刷了各大平臺的屏。但它背后的急速發展的超級計算機市場,并不像武俠小說中的江湖那么簡單。
據新華社報道,6 月 20 日德國法蘭克福國際超級計算機大會 (ISC)公布了新一期世界計算機 500 強榜單,我國最新的超級計算機“神威·太湖之光”登頂。最受關注的是,“神威·太湖之光”實現了核心處理器的全國產化。
“神威·太湖之光”超級計算機由國家并行計算機工程技術研究中心研制,安裝在國家超級計算無錫中心。
運算神速
“神威·太湖之光”擊敗的是霸占榜首 3 年的“天河 2 號”。“神威·太湖之光”運算速度達到 93 petaflop(每秒運算一千萬億次),理論最高速達 125.4 petaflops。這一數值約為“天河 2 號”的兩倍。
區別于“天河 2 號”采用的英特爾 Xeon E5-2692v2 12 核處理器,“神威·太湖之光”首次采用國產核心處理器“申威 26010”。
新華社記者稱,“申威 26010” 大小約 25 平方厘米,集成了 260 個運算核心,內置數十億晶體管。每塊“申威 26010”運算能力為每秒3萬多億次,約等于 20 臺家用計算機。
然后可以做一題簡單的乘法題:
“神威·太湖之光”由 40 個運算機柜和 8 個網絡機柜組成
每個柜門內有 4 塊超節點
每塊超節點由 32 塊運算插件組成
每個插件由 4 個運算節點板組成
每個運算節點板又含 2 塊“申威 26010”處理器
整臺“神威·太湖之光”共有 40960 塊“申威 26010”處理器
疊加之下,“神威·太湖之光”一分鐘的計算能力相當于全球 72 億人口用計算器不間斷計算 32 年。
數量增速神速
榜單前十名除了“神威·太湖之光”與“天河二號”外,分別為美國的“泰坦”與“紅杉”、日本的“京”、美國的“米拉”和“三一”、瑞士的“代恩特峰”、德國的“花尾榛雞”和沙特阿拉伯的“沙欣II”。
在上榜計算機數量上,中國以 167 臺超越美國 165 臺成為上榜最多的國家,而這 167 臺計算機全部是近 15 年研發的——2001 年前這一數字為 0 。
“沒有國家能有這速度。“排行榜主要編撰者兼美國田納西大學計算機學教授 Jack Dongarra 接受《華爾街日報》采訪說:“中國超級計算機不斷增多已成為一個趨勢。”
運算速度快,數量增加速度也快,除了在高中歷史課本和新聞上感受到它的“快”之外,我們真的能用到這種“快”嗎?
建構方式決定應用
雖然同為超級計算機,但中國和國外的建造目的存在區別。
目前我國的超級計算機主要有銀河、天河、曙光、神威四個系列,除了軍用的“銀河 V”和“神威 Ⅱ”(在研)之外,主要應用方式都是租用。租用對象主要是高校、科研院所、商業企業等。
而美國超級計算機的建設方一般都是使用方。在榜單上排名第三、也是美國最快的 Titan 建設方是美國能源部,主要應用于美國能源部內部的核試驗模擬。
定位不同,建設方式自然就不同。國外超級計算機建設方一般是先有計算量需求,根據所需計算量設計系統,根據需求設計超級計算機的架構方式。中國是先進行建設,盡力提高建能,嘗試滿足更高的計算需求。
因此,“泰坦”與“紅杉”等國外超級計算機用途較為單一,基本只能適配某一方向的應用,但針對性、專業性更強。而國內超級計算機則更為開放,可以匹配不同使用者的需求。
問題是,如果沒法用起來,再高的計算能力只是一個讓人迷醉的數字,意義在哪?
從人體血流模擬到氣候預報
超級計算機的應用領域其實非常廣闊,代碼破解和核武器發展(核爆炸模擬)等都需要高速處理大量復雜計算。
民用用途上,超級計算機可以用在氣候預報,石油勘探、藥物開發和汽車設計等方面。在醫學領域,對人體血流進行模擬與分析,可以及時有效地判定一個病人是否會發生腦梗塞的風險,超級計算機的運算能力可以提供快速的預判。
另外,我國龐大的人口對網絡公共設施造成的沉重負擔也可能得到解決。
問題是從銀河系列到天河系列再到神威系列,我國超算數量快速增長的這 10 年來,除了一間間看起來神秘的房間,超級計算機具體應用在哪里呢?
應用缺位+高耗能
去年 6 月《南方日報》就報道過“天河 2 號”所在的廣州超算中心的“業務荒”。
自 2014 年落戶廣州以來,廣州超算中心已成為廣東最大的科技基礎設施,但高昂的能耗費用,宣傳推廣不力,國際交流與合作不足,嫁接國家重大領域的科研項目較少,應用軟件開發的周期過長,人才梯隊與技術支撐尚未形成系統。
去年 6 月,廣州超算中心主任袁學鋒透露,廣州超算中心利用率為 60%。用戶占比上,83% 是政府機關、高校、科研院所,企業用戶只有 17%。
中科院計算機網絡信息中心研究員張鑒表示,我國利用超算系統解決問題的能力長期不足,相關商業應用軟件仍為國外壟斷。
除了資源閑置外,超級計算機的高耗能問題無可回避。
“天河二號”年耗電量達到 2 億度,每天耗費電費 10 萬元。另外,為了應對機柜因為高負荷產生的高溫,廣州超級計算機中心專門為“天河二號”建設了冷水廠,不間斷運送 8 攝氏度的水進入超算中心的“水冷”系統。
小結
在 2014 年接受南方網采訪時,中科院超算中心主任遲學斌坦言:“脫離開發利用,超算就是一堆破銅爛鐵。光有高性能機器,沒有人才做高水平的服務,那效果是一樣的,機器過 5 年就過時了。”
以我國近十年的超算數量增速來看,5 年已經足夠完成一個系列研發。然而專業性的缺失,應用的缺位,并不能靠一個個“聽起來爽”的超算占有量和運算速度數字去填補。
當然占有量和運算速度是一個技術指標,但我們還在追逐這些“內功”、獲得各個第一的“聲望”之余,應用軟件開發的“招式”正在被急速搶占著。