時隔 9 年超越中美!日本「富嶽」登頂全球超算寶座,E 級皇冠誰能率先摘取?

2021-02-15 雷鋒網

作者 | 付靜

富嶽（ふがく），既是日本精神文化象徵之一、日本第一高峰「富士山」的別稱，是二戰時期日本中島飛機公司設計的戰略轟炸機，也是日本超級計算機 Supercomputer Fugaku。

而正是這款超級計算機，使得日本時隔 9 年後重登全球超算寶座。

當地時間 2020 年 6 月 22 日，最新全球高性能計算機 TOP500 榜單發布，日本超級計算機「富嶽」（下稱 Fugaku）登頂榜首。榜單第 2 至第 5 名分別為 IBM 研發的 Summit、IBM 研發的 Sierra、我國國家並行計算機工程技術研究中心研製的「神威·太湖之光」 以及我國國防科學技術大學研製的「天河二號」。

能夠執行普通 PC 無法處理的海量資料、進行密集運算的計算機，我們稱之為超級計算機。

全球範圍內眾多超級計算機孰優孰劣、各自性能如何，都可以依據一個統一的標準——TOP500 榜單。TOP500 榜單始於 1993 年，通過對全球 500 臺性能最佳的超級計算機進行基準測試與細化，於每年 6 月和 11 月更新排名。

在今年 6 月剛剛更新的榜單中，日本的 Fugaku 成為世界第一。

聊起 Fugaku，就不得不先從另一款日本超算「京」（K Computer）說起——2011 年 6 月的榜單中，喜提第一的超算正是日本的「京」。

實際上，「京」的名字頗有意義。日語中，1 京代表 1 兆的 1 萬倍。

超級計算機的速度度量單位為每秒浮點運算"Flops"，也是判斷超算性能的關鍵指標。當時，「京」就憑藉著每秒 8162 萬億次的運算速度成為了當時全球最快的超級計算機。

同年 11 月，「京」成功提速，最大計算性能達到了 10.51 PFlops，即每秒 1.051 億億次浮點計算，這也是人類首次跨越 1 億億次計算大關。

據悉， 「京」採用的處理器是日本排名第一的 IT 廠商富士通製造的 SPARC64 VIIIfx，八核心， 主頻 2.0GHz，熱設計功耗 58W，峰值浮點性能 128GFlops。

2012 年，「京」在位於日本神戶的理化學研究所基地內正式投入運行。自正式啟用以來，有超過 1.1 萬來自大學或企業的研究者使用「京」進行過宇宙探索、氣象預測、新材料開發等工作。

但與此同時，隨著各國超算性能的不斷刷新，後浪不斷湧現，「京」在 TOP500 榜單中也逐漸失去了往昔的光彩。

2019 年 8 月 16 日，研究人員與企業已停止使用「京」。8 月 30 日，「京」在關閉電源後被拆除，歷史使命完成。

不過，早在 2014 年，富士通公司和日本理化學研究所就開始了「京」的後繼機 Fugaku 的設計與研製工作，旨在開啟「後京時代」。

實際上，日本研究 Fugaku 的目標也很明確——運算性能超過「京」100 倍。為此，總預算據悉也達到了 1300 億日元。

配置方面，Fugaku 由約 400 臺計算機組成，每臺重約 2 噸，高約 2 米、縱深約 1.4 米、寬約 80 釐米。Fugaku 採用 48 核富士通晶片 A64FX，是史上第一臺基於 ARM 架構的超算。

Fugaku 實力非凡，憑藉著每秒 41.55 億億次浮點計算的峰值速度（是亞軍 Summit 超級計算機的 2.8 倍）登頂 TOP500 榜單，這也是繼 2011 年「京」之後，日本首次回歸全球超算頂峰。

據了解，Fugaku 適用於深度學習等 AI 領域的廣泛應用，綜合各項表現，可以說是劃時代超算。

雷鋒網注意到，Fugaku 原定於 2021 年 4 月正式啟用，鑑於新冠疫情爆發的緣故，但由於新冠疫情暴發，Fugaku 提前啟用，現階段主要用於疫情防控。

實際上，超級計算機在氣象學、生命科學、軍事、航天等眾多領域都有著重要貢獻，可以說是集一國科技實力於一身，因此也常被稱為「國之重器」。

一直以來，超算領域保持著以中美為代表的多國激烈競爭格局。

雷鋒網了解到，在此次排名更新之前的榜單上，Top 5 分別為 IBM 研發的 Summit、IBM 研發的 Sierra、我國的「神威·太湖之光」 、我國的「天河二號」以及 Dell EMC 研發的 Frontera。

其中，Summit 從 2018 年上半年開始穩居第一。

在 Summit 成為真正的 Summit（頂峰）之前，是我國超算的十連冠時代——2013 年 6 月起，「天河二號」連續六連冠，後來「神威·太湖之光」作為全球首個達到 10 億億次計算的超算，超越了「天河二號」，四次直衝冠軍寶座。

雷鋒網注意到，在最新的榜單中，排在中美日之後的，還有義大利、瑞士、德國、法國、韓國等國躋身 20 強，可見，超算領域的競爭十分激烈。

最新排名剛剛出爐，美國勞倫斯伯克利國家實驗室執行主任 Horst Simon 發言稱：

考慮到美國能源部橡樹嶺國家實驗室和勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的超算（雷鋒網註：分別指 Summit 和 Sierra），以及中國的超算，Fugaku 世界最快超級計算機的地位不會持續太久。

值得一提的是，Horst Simon 所說的中國超算，指的是Ｅ級超級計算機，即百億億次超級計算機，而這也被業界視為「超級計算機界的下一頂皇冠」。

早在 2016 年，我國首臺百億億次超算樣機系統研製工作就已正式啟動。

而在 E 級超級計算機研製方面，我國極有可能成為最快研製出的國家。雷鋒網了解到，我國的 E 級超級計算機項目主要有以下幾個：

天河三號：2018 年 5 月 19 日，國家超算天津中心展示了其原型機，其全配置主機計劃在 2020 年投入使用；

神威 E 級：2018 年 7 月，其原型機落戶國家超算濟南中心，計劃將在 2021 年正式投入使用；

曙光 E 級：2016 年 7 月 4 日，中科曙光宣布其 E 級超算原型系統項目正式發布，其最終部署時間將在 2020 年以後。

最近，在第四屆世界智能大會「雲智能科技展」上，「天河三號」原型機首次以 3D 模型形式亮相，引起廣泛關注。

值得注意的是，美國、日本等國也在積極布局Ｅ級超級計算機。從首次跨越 1 億億次計算大關的「京」，到首個達到 10 億億次計算的「神威·太湖之光」，究竟哪國將率先研製成功Ｅ級超級計算機創造歷史，我們拭目以待。

引用來源：

https://top500.org/lists/top500/list/2020/06/

https://www.r-ccs.riken.jp/jp/

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AF%8C%E5%B2%B3_(%E3%82%B9%E3%83%BC%E3%83%91%E3%83%BC%E3%82%B3%E3%83%B3%E3%83%94%E3%83%A5%E3%83%BC%E3%82%BF)

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1653938207303784635&wfr=spider&for=pc        

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