时隔9年超越中美 日本“富岳”超算E级皇冠谁能率先摘取？

当地时间 2020 年 6 月 22 日，最新全球高性能计算机 TOP500 榜单发布，日本超级计算机“富岳”（下称 Fugaku）登顶榜首。榜单第 2 至第 5 名分别为 IBM 研发的 Summit、IBM 研发的 Sierra、我国国家并行计算机工程技术研究中心研制的“神威·太湖之光” 以及我国国防科学技术大学研制的“天河二号”。

“富岳”开启“后京时代”

能够执行普通 PC 无法处理的海量资料、进行密集运算的计算机，我们称之为超级计算机。

全球范围内众多超级计算机孰优孰劣、各自性能如何，都可以依据一个统一的标准——TOP500 榜单。TOP500 榜单始于 1993 年，通过对全球 500 台性能最佳的超级计算机进行基准测试与细化，于每年 6 月和 11 月更新排名。

在今年 6 月刚刚更新的榜单中，日本的 Fugaku 成为世界第一。

聊起 Fugaku，就不得不先从另一款日本超算“京”（K Computer）说起——2011 年 6 月的榜单中，喜提第一的超算正是日本的“京”。

实际上，“京”的名字颇有意义。日语中，1 京代表 1 兆的 1 万倍。

超级计算机的速度度量单位为每秒浮点运算"Flops"，也是判断超算性能的关键指标。当时，“京”就凭借着每秒 8162 万亿次的运算速度成为了当时全球最快的超级计算机。

同年 11 月，“京”成功提速，最大计算性能达到了 10.51 PFlops，即每秒 1.051 亿亿次浮点计算，这也是人类首次跨越 1 亿亿次计算大关。

据悉， “京”采用的处理器是日本排名第一的 IT 厂商富士通制造的 SPARC64 VIIIfx，八核心， 主频 2.0GHz，热设计功耗 58W，峰值浮点性能 128GFlops。

2012 年，“京”在位于日本神户的理化学研究所基地内正式投入运行。自正式启用以来，有超过 1.1 万来自大学或企业的研究者使用“京”进行过宇宙探索、气象预测、新材料开发等工作。

但与此同时，随着各国超算性能的不断刷新，后浪不断涌现，“京”在 TOP500 榜单中也逐渐失去了往昔的光彩。

2019 年 8 月 16 日，研究人员与企业已停止使用“京”。8 月 30 日，“京”在关闭电源后被拆除，历史使命完成。

不过，早在 2014 年，富士通公司和日本理化学研究所就开始了“京”的后继机 Fugaku 的设计与研制工作，旨在开启“后京时代”。

【日本理化学研究所公布的时间线】

实际上，日本研究 Fugaku 的目标也很明确——运算性能超过“京”100 倍。为此，总预算据悉也达到了 1300 亿日元。

配置方面，Fugaku 由约 400 台计算机组成，每台重约 2 吨，高约 2 米、纵深约 1.4 米、宽约 80 厘米。Fugaku 采用 48 核富士通芯片 A64FX，是史上第一台基于 ARM 架构的超算。

Fugaku 实力非凡，凭借着每秒 41.55 亿亿次浮点计算的峰值速度（是亚军 Summit 超级计算机的 2.8 倍）登顶 TOP500 榜单，这也是继 2011 年“京”之后，日本首次回归全球超算顶峰。

据了解，Fugaku 适用于深度学习等 AI 领域的广泛应用，综合各项表现，可以说是划时代超算。

Fugaku 原定于 2021 年 4 月正式启用，鉴于新冠疫情爆发的缘故，但由于新冠疫情暴发，Fugaku 提前启用，现阶段主要用于疫情防控。

超算领域多国激烈竞争

实际上，超级计算机在气象学、生命科学、军事、航天等众多领域都有着重要贡献，可以说是集一国科技实力于一身，因此也常被称为“国之重器”。

一直以来，超算领域保持着以中美为代表的多国激烈竞争格局。

在此次排名更新之前的榜单上，Top 5 分别为 IBM 研发的 Summit、IBM 研发的 Sierra、我国的“神威·太湖之光” 、我国的“天河二号”以及 DELL EMC 研发的 Frontera。

其中，Summit 从 2018 年上半年开始稳居第一。

在 Summit 成为真正的 Summit（顶峰）之前，是我国超算的十连冠时代——2013 年 6 月起，“天河二号”连续六连冠，后来“神威·太湖之光”作为全球首个达到 10 亿亿次计算的超算，超越了“天河二号”，四次直冲冠军宝座。

在最新的榜单中，排在中美日之后的，还有意大利、瑞士、德国、法国、韩国等国跻身 20 强，可见，超算领域的竞争十分激烈。

【全球排名靠前的几款超算的相关数据对比】

最新排名刚刚出炉，美国劳伦斯伯克利国家实验室执行主任 Horst Simon 发言称：

考虑到美国能源部橡树岭国家实验室和劳伦斯利弗莫尔国家实验室的超算（分别指 Summit 和 Sierra），以及中国的超算，Fugaku 世界最快超级计算机的地位不会持续太久。

值得一提的是，Horst Simon 所说的中国超算，指的是E级超级计算机，即百亿亿次超级计算机，而这也被业界视为“超级计算机界的下一顶皇冠”。

早在 2016 年，我国首台百亿亿次超算样机系统研制工作就已正式启动。

而在 E 级超级计算机研制方面，我国极有可能成为最快研制出的国家。我国的 E 级超级计算机项目主要有以下几个：

• 天河三号：2018 年 5 月 19 日，国家超算天津中心展示了其原型机，其全配置主机计划在 2020 年投入使用；
• 神威 E 级：2018 年 7 月，其原型机落户国家超算济南中心，计划将在 2021 年正式投入使用；
• 曙光 E 级：2016 年 7 月 4 日，中科曙光宣布其 E 级超算原型系统项目正式发布，其最终部署时间将在 2020 年以后。

最近，在第四届世界智能大会“云智能科技展”上，“天河三号”原型机首次以 3D 模型形式亮相，引起广泛关注。

值得注意的是，美国、日本等国也在积极布局E级超级计算机。从首次跨越 1 亿亿次计算大关的“京”，到首个达到 10 亿亿次计算的“神威·太湖之光”，究竟哪国将率先研制成功E级超级计算机创造历史，我们拭目以待。