超級計算機每秒百億億次計算機有什么用處？

每秒可進(jìn)行百億億次數(shù)學(xué)運算的超級計算機過不了幾年就會出現(xiàn)。7月4日，中科曙光在北京宣布啟動“E級超算”預(yù)研項目，“E級”就是10的18次方，1后面18個零的龐大數(shù)字。這個項目已經(jīng)被寫入國家“十三五”高性能計算專項課題中，分別由中科曙光、國防科大、江南計算技術(shù)研究所同時研制，有望在2020年左右實現(xiàn)。

剛剛在德國法蘭克福落幕的“2016世界超算大會”，中國的“神威·太湖之光”超級計算機取代天河二號成為新的世界冠軍。這是全球第一臺運行速度超過10億億次/秒的超級計算機，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級超算”被公認(rèn)為“超級計算機界的下一頂皇冠”，成為各國競相角逐的下一個戰(zhàn)略制高點，目前美國、歐洲、日本等國家和地區(qū)都提出了自己的研發(fā)計劃。

研制這么快的計算機用來干什么？這既是很多人的問題，也是超級計算機發(fā)展面臨的矛盾。超級計算機性能不斷提升，但由于能耗越來越大，而應(yīng)用范圍卻并沒有相應(yīng)擴大。

“超級計算機在高性能與通用性方面一直存在矛盾。”中科院院士李國杰是曙光公司的開創(chuàng)者之一，研制了我國第一臺對稱式結(jié)構(gòu)計算機——曙光一號。

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

“所以超級計算機未來向何處發(fā)展是擺在我們面前最最重要的挑戰(zhàn)。在E級應(yīng)用創(chuàng)新方面，我們希望把傳統(tǒng)的超級計算機的應(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。未來最新的E級超級計算機的應(yīng)用可能來自于云計算、云服務(wù)，來自于大規(guī)模的數(shù)據(jù)處理。

“對于E級計算機來說，應(yīng)用是最大的挑戰(zhàn)。”曙光公司副總裁邵宗有一言以蔽之，“如果超級計算機技術(shù)不能在市場上獲得應(yīng)有的回報，這個市場會萎縮，研發(fā)投入就會萎縮?！?/p>

生命科學(xué)、流體空氣力學(xué)、仿真、氣象、氣候、環(huán)境等是超級計算機傳統(tǒng)的幾大應(yīng)用，而超級計算機如何與云計算、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多個高性能計算機客戶，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，高性能計算機的銷售結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，有1/3的高性能計算機是用于數(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，背后的超級計算機就是曙光提供的。

他還展示了另一個具體應(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)報更復(fù)雜，霾是在天氣預(yù)報的基礎(chǔ)上的一個應(yīng)用，天氣預(yù)報主要是大氣物理，霾是大氣物理與大氣化學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物，所以計算更加復(fù)雜?！鄙圩谟薪榻B，通過超級計算機的語言解析，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)了一個過去被忽略的問題，就是東南沿海的船舶對東南沿海地區(qū)霧霾的產(chǎn)生有非常嚴(yán)重的影響，“給萬噸輪船裝上自動識別系統(tǒng)，這些系統(tǒng)每天在東南沿海和內(nèi)地運河發(fā)回3000億條記錄，這3000億條再加到大氣物理和大氣預(yù)報的模式里面，可以計算東南沿海的霧霾成因。”

中科院計算所研究員，中國計算機學(xué)會高性能計算專委會秘書長張云泉指出，E級超算可以應(yīng)對一些具有重大計算的需求，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，除了科學(xué)計算，它也將在深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)、云計算等領(lǐng)域發(fā)揮重大價值，幫助提高人們對各領(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)律和新機會。因此，E級超算具有極高的科學(xué)、社會、經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)生態(tài)價值。

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