超級(jí)計(jì)算機(jī)每秒百億億次計(jì)算機(jī)有什么用處？

每秒可進(jìn)行百億億次數(shù)學(xué)運(yùn)算的超級(jí)計(jì)算機(jī)過(guò)不了幾年就會(huì)出現(xiàn)。7月4日，中科曙光在北京宣布啟動(dòng)“E級(jí)超算”預(yù)研項(xiàng)目，“E級(jí)”就是10的18次方，1后面18個(gè)零的龐大數(shù)字。這個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)被寫(xiě)入國(guó)家“十三五”高性能計(jì)算專項(xiàng)課題中，分別由中科曙光、國(guó)防科大、江南計(jì)算技術(shù)研究所同時(shí)研制，有望在2020年左右實(shí)現(xiàn)。

剛剛在德國(guó)法蘭克福落幕的“2016世界超算大會(huì)”，中國(guó)的“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)取代天河二號(hào)成為新的世界冠軍。這是全球第一臺(tái)運(yùn)行速度超過(guò)10億億次/秒的超級(jí)計(jì)算機(jī)，峰值性能高達(dá)12.54億億次/秒，持續(xù)性能達(dá)到9.3億億次/秒。研發(fā)“E級(jí)超算”被公認(rèn)為“超級(jí)計(jì)算機(jī)界的下一頂皇冠”，成為各國(guó)競(jìng)相角逐的下一個(gè)戰(zhàn)略制高點(diǎn)，目前美國(guó)、歐洲、日本等國(guó)家和地區(qū)都提出了自己的研發(fā)計(jì)劃。

研制這么快的計(jì)算機(jī)用來(lái)干什么？這既是很多人的問(wèn)題，也是超級(jí)計(jì)算機(jī)發(fā)展面臨的矛盾。超級(jí)計(jì)算機(jī)性能不斷提升，但由于能耗越來(lái)越大，而應(yīng)用范圍卻并沒(méi)有相應(yīng)擴(kuò)大。

“超級(jí)計(jì)算機(jī)在高性能與通用性方面一直存在矛盾。”中科院院士李國(guó)杰是曙光公司的開(kāi)創(chuàng)者之一，研制了我國(guó)第一臺(tái)對(duì)稱式結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)——曙光一號(hào)。

曙光公司總裁歷軍說(shuō)，超級(jí)計(jì)算機(jī)在性能不斷提升的同時(shí)，面對(duì)著存儲(chǔ)、可靠性、能耗、擴(kuò)展性以及應(yīng)用創(chuàng)新等問(wèn)題。在每秒10億次計(jì)算能力的時(shí)候，超級(jí)計(jì)算機(jī)主要是用于工程計(jì)算或者科學(xué)計(jì)算，但是到了百億億次計(jì)算能力時(shí)，已經(jīng)很難有一個(gè)題目需要這么大的規(guī)模，傳統(tǒng)的科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域已經(jīng)很難找到這樣的題目了。

“所以超級(jí)計(jì)算機(jī)未來(lái)向何處發(fā)展是擺在我們面前最最重要的挑戰(zhàn)。在E級(jí)應(yīng)用創(chuàng)新方面，我們希望把傳統(tǒng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用向云服務(wù)和數(shù)據(jù)處理去延伸?！睔v軍介紹，在這些方面曙光公司已經(jīng)做了大量工作。未來(lái)最新的E級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用可能來(lái)自于云計(jì)算、云服務(wù)，來(lái)自于大規(guī)模的數(shù)據(jù)處理。

“對(duì)于E級(jí)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，應(yīng)用是最大的挑戰(zhàn)?！笔锕夤靖笨偛蒙圩谟幸谎砸员沃叭绻?jí)計(jì)算機(jī)技術(shù)不能在市場(chǎng)上獲得應(yīng)有的回報(bào)，這個(gè)市場(chǎng)會(huì)萎縮，研發(fā)投入就會(huì)萎縮。”

生命科學(xué)、流體空氣力學(xué)、仿真、氣象、氣候、環(huán)境等是超級(jí)計(jì)算機(jī)傳統(tǒng)的幾大應(yīng)用，而超級(jí)計(jì)算機(jī)如何與云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能相結(jié)合是新的發(fā)展方向。

邵宗有介紹，曙光公司有3000多個(gè)高性能計(jì)算機(jī)客戶，在5年前，這些客戶基本上是軍工企業(yè)、科研院所、大學(xué)等。但是現(xiàn)在，高性能計(jì)算機(jī)的銷售結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，有1/3的高性能計(jì)算機(jī)是用于數(shù)據(jù)處理。剛剛在貴州大山里落成的世界最大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡FAST，一晚上可以產(chǎn)生100PB的龐大數(shù)據(jù)量，背后的超級(jí)計(jì)算機(jī)就是曙光提供的。

他還展示了另一個(gè)具體應(yīng)用，利用數(shù)據(jù)進(jìn)行科技治霾。

“霾的成因分析比天氣預(yù)報(bào)更復(fù)雜，霾是在天氣預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)上的一個(gè)應(yīng)用，天氣預(yù)報(bào)主要是大氣物理，霾是大氣物理與大氣化學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物，所以計(jì)算更加復(fù)雜?！鄙圩谟薪榻B，通過(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)的語(yǔ)言解析，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)了一個(gè)過(guò)去被忽略的問(wèn)題，就是東南沿海的船舶對(duì)東南沿海地區(qū)霧霾的產(chǎn)生有非常嚴(yán)重的影響，“給萬(wàn)噸輪船裝上自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，這些系統(tǒng)每天在東南沿海和內(nèi)地運(yùn)河發(fā)回3000億條記錄，這3000億條再加到大氣物理和大氣預(yù)報(bào)的模式里面，可以計(jì)算東南沿海的霧霾成因?！?/p>

中科院計(jì)算所研究員，中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)高性能計(jì)算專委會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)張?jiān)迫赋?，E級(jí)超算可以應(yīng)對(duì)一些具有重大計(jì)算的需求，如全球氣候變化模擬、天體物理大數(shù)據(jù)的處理、模擬宇宙的演化、模擬新型材料及核武器等。同時(shí)，除了科學(xué)計(jì)算，它也將在深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等領(lǐng)域發(fā)揮重大價(jià)值，幫助提高人們對(duì)各領(lǐng)域日益劇增的海量數(shù)據(jù)處理利用的能力，并從中發(fā)現(xiàn)新事物、新規(guī)律和新機(jī)會(huì)。因此，E級(jí)超算具有極高的科學(xué)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)價(jià)值。

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