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本報(bào)記者 陳超攝
今日視點(diǎn)
日本最新超級計(jì)算機(jī)被正式命名為“富岳”（曾稱為“后京”）。這臺由日本理化學(xué)研究所和富士通公司聯(lián)合設(shè)計(jì)制造的超級計(jì)算機(jī)，運(yùn)算速度超過目前日本最快計(jì)算機(jī)“京”的100—120倍，在2020年投入運(yùn)行后，將爭取登上世界第一的寶座。
不過，世界第一的排名隨后可能就會被中美新的超級計(jì)算機(jī)趕超。雖然將要排名的世界第一可能是短暫的，但會給當(dāng)權(quán)者爭了面子，給理化學(xué)研究所爭了地位，給富士通掙了銀子，最重要的是給日本國民爭來了自信。
科技日報(bào)記者近日就“富岳”超級計(jì)算機(jī)，以及超級計(jì)算機(jī)的未來發(fā)展等問題采訪了富士通公司的宋志毅博士。宋志毅參與了“京”和“富岳”超級計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)和總裝，也是“數(shù)字退火”量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)者之一。
“富岳”超算 性能超群
宋志毅介紹，理化學(xué)研究所將在8月30日停止供電，分步驟拆卸超級計(jì)算機(jī)“京”，同時開始組裝“富岳”。文部科學(xué)省為“富岳”投入了1100億日元，預(yù)計(jì)2020年開始運(yùn)行。
“富岳”繼承和加強(qiáng)了“京”的構(gòu)架，也繼承“京”的程序遺產(chǎn)，以保證高實(shí)用性。“京”目前主要應(yīng)用包括：在天氣預(yù)報(bào)精度上，可以同時處理世界各地的氣溫、氣壓和風(fēng)速，預(yù)測天氣下一步的變化；首次對汽車空氣阻力進(jìn)行高精度模擬，節(jié)省了新車開發(fā)費(fèi)用和時間；在科學(xué)研究方面，描繪地球暖化后的未來世界，解釋宇宙中物質(zhì)誕生的機(jī)理，探索大災(zāi)難發(fā)生時最有效的避難方法等。
而“富岳”系統(tǒng)綜合能力超群，其消耗電力性能、計(jì)算能力、使用簡便性都將是劃時代成果。“富岳”的運(yùn)算能力超出“京”的100—120倍，耗電為30兆瓦—40兆瓦（“京”耗電為12.7兆瓦），并設(shè)計(jì)為適合深度學(xué)習(xí)等人工智能領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
世界競爭 日益激烈
超級計(jì)算機(jī)的國際競爭異常激烈。在資源探查和武器開發(fā)領(lǐng)域，是否擁有高速計(jì)算技術(shù)和能力對安全保障和產(chǎn)業(yè)影響巨大。
1990年代初期，個人計(jì)算機(jī)正式從16比特進(jìn)化到32比特。64位精簡指令處理器（RISC）出現(xiàn)并應(yīng)用于商用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域。當(dāng)時，超級計(jì)算機(jī)商業(yè)大戰(zhàn)正處于鼎盛時期，采用專用的矢量型處理器可以同時處理大量運(yùn)算，美國處于領(lǐng)先地位。
隨后，由通用處理器組成的標(biāo)量（并行處理）類型出現(xiàn)，超級計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)移到標(biāo)量類型。注重矢量型超級計(jì)算機(jī)的是日本電氣股份有限公司（NEC），在每半年評比一次的超級計(jì)算機(jī)500強(qiáng)排名中，NEC和日本海洋研究開發(fā)機(jī)構(gòu)開發(fā)的“地球模擬”超級計(jì)算機(jī)在2002年獲得世界第一，這一紀(jì)錄保持了兩年半之久。“地球模擬器”向世界展示了日本的實(shí)力。但自2004年被美國IBM奪回第一名之后，日本遠(yuǎn)離了超級計(jì)算機(jī)性能排行榜的前幾名。由于超級計(jì)算機(jī)的開發(fā)投資龐大，所以被稱為吞金獸。
日本在超級計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的再次輝煌是“京”時代。2011年，理化學(xué)研究所和富士通合作設(shè)計(jì)制造的超級計(jì)算機(jī)“京”又一次坐上了世界第一的寶座。超級計(jì)算機(jī)重新被定位為日本國家根本的基礎(chǔ)技術(shù)。
近幾年來，在超算第一名競爭中出現(xiàn)了中國身影。中國超算連續(xù)5年在競爭中排名第一。直到2018年11月，美國能源部所屬奧克里奇國家實(shí)驗(yàn)室與IBM制造了“頂點(diǎn)”超級計(jì)算機(jī)，重新奪回了世界第一的位置。“頂點(diǎn)”旨在將“CPU+GPU”處理器組合起來，根據(jù)用途分擔(dān)擅長處理的“異構(gòu)計(jì)算”。
另一個潮流是英國ARM方式處理器。該處理器也被認(rèn)為是“后英特爾”。“富岳”的心臟新型64位處理器“A64FX”就采用了ARM方式。
今年5月，美國公布了新型超級計(jì)算機(jī)“前沿”的開發(fā)計(jì)劃。“前沿”與“富岳”一樣，將應(yīng)用在人工智能等領(lǐng)域，新一輪的超算競爭或許會在美日之間擦出新的火花。
接近極限 尋求突破
宋志毅認(rèn)為，超級計(jì)算機(jī)以及支撐超級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的半導(dǎo)體技術(shù)已經(jīng)接近目前基礎(chǔ)科學(xué)的終極。世界主要幾個國家正在研究遠(yuǎn)超目前超級計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的數(shù)字退火計(jì)算機(jī)以及未來的量子計(jì)算機(jī)；在半導(dǎo)體領(lǐng)域，目前半導(dǎo)體工藝上做得再精細(xì)，極限是1納米，而現(xiàn)在已做到了3納米?？茖W(xué)家正在努力尋找非半導(dǎo)體的下一個突破，而突破何時到來尚不可知。
宋志毅說，日本的超級計(jì)算機(jī)規(guī)劃更像是走一步看一步，也許說不定什么時候就冒出一個新技術(shù)，但太長遠(yuǎn)的規(guī)劃趕不上形勢變化。超級計(jì)算機(jī)是個吞金獸，超算的發(fā)展需要巨額資金。就日本而言，在技術(shù)和設(shè)備上，理化學(xué)研究所是做不出整機(jī)的，必須有企業(yè)合作才能發(fā)展；而富士通已沒有財(cái)力，必須依靠日本國家預(yù)算。有財(cái)力的只有日立公司，但其已退出超算領(lǐng)域，想要重新拾起，除非政府給與資金支持。另外，因需求不旺，據(jù)稱“京”常處于“吃不飽”狀態(tài)。
（科技日報(bào)東京8月21日電）
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