美国首台E级超算为何登顶全球？外媒中国E级超算已运行一年多，不参加国际排名了

　　导读：亚洲技术信息项目（Asian Technology Information Program）主任大卫·卡哈纳最近发布的报告显示，中国首台E级超算已经运行一年多，第二台E级超算也已开始运行，但都没有参与全球超算排名，也没有正式亮相。
　　【文/观察者网 吕栋】
　　当地时间5月30日，国际超算组织＂TOP500＂发布的榜单显示，美国最新推出的E级（每秒浮点运算百亿亿次）超算＂Frontier＂成功登顶全球，连续两年＂霸榜＂的日本超算＂富岳＂排名落到第二，芬兰新部署的超算＂LUMI＂挤进前三，成为欧洲超算领域的代表。
　　本次榜单中，以往连续多年登顶榜单的中国超算并没有出现在前五名中。由于欧美新型超算的出现，上届排名第四的＂神威·太湖之光＂这次被挤到第六，国家超算广州中心的＂天河二A＂由上次的第七降到第九。从榜单数据来看，中国超算已明显落后于美日欧的顶级超算。
　　然而有意思的是，就在本次榜单发布不久前，英媒《金融时报》曾以《美国急于在超算竞赛中赶上中国》为题发布报道称，中国已在美国之前实现E级超算，首台E级超算已经运行一年多，只是没有参加排名，＂中国企业现在更关注国内竞争，而不是国际对手在做什么＂。
　　美国首台E级超算＂Frontier＂
　　美国首台E级超算露面
　　全球超算500强榜单由＂TOP500＂编制，每半年发布一次。
　　2022年上半年的榜单显示，排名第一的是美国能源部下属橡树岭国家实验室（ORNL）的超算＂Frontier＂。该超算基于最新的HPE Cray EX235a架构，配备AMD EPYC（霄龙）64C 2GHz处理器，拥有约873万个内核，并依靠千兆以太网进行数据传输。
　　根据Linpack基准测试，＂Frontier＂峰值性能达到1.102 Exaflop/s（每秒110.2亿亿次）。
　　＂TOP500＂在新闻稿中评论称，Frontier成功突破了1Exaflop的障碍。这使得该超算不仅成为有史以来最强大的超算，也是第一台真正具有百亿亿次浮点运算能力的机器。
　　值得注意的是，Frontier在提供惊人算力的同时，能效也十分出色。＂TOP500＂指出，Frontier的能效达到52.23 Gigaflops/W，在＂GREEN500＂榜单上位居第二，仅次于美国的Frontier TDS系统，这体现出提高能源效率正在成为高性能计算设施的重中之重。
　　＂TOP500＂网站截图
　　本次榜单排名第二的是日本超算＂富岳＂，它曾在之前四次排名中位列第一，拥有约763万个内核，也是世界上第一台基于ARM架构处理器的超算。数据显示，＂富岳＂的Linpack基准测试峰值性能为442 PFlop/s（每秒44.2亿亿次），不到＂Frontier＂的一半。
　　在富岳被Frontier超越后，《日经亚洲评论》5月30日报道指出，日本面临的问题是如何制定＂后富岳＂时代的战略，开发大型超算需要近8亿美元预算，而日本的公共财政状况正不断恶化。在全球超算竞赛中，日本正努力跟上领先者的步伐。
　　榜单第三名由芬兰的新来者＂LUMI＂占据。该超算与Frontier一样，使用的是AMD第三代EPYC处理器，拥有约111万个内核。根据Linpack基准测试，这台隶属于欧洲高性能计算联合事业部的超算，性能为151.9 Pflop/s（每秒15.19亿亿次），略高于排名第四的美国超算＂Summit＂。
　　前十名中，还有一位来自法国的新来者＂GENCI-CINES＂。该超算Linpack基准测试性能为46.1 Pflop/s（每秒4.61亿亿次），排名第十，同时是欧洲排名第二的超算，仅次于LUMI。
　　榜单四到九名，都是以往长时间排名靠前的超算。
　　例如，第四、第五分别为美国超算＂Summit＂和＂Sierra＂，第六是中国超算＂神威·太湖之光＂，第七、第八是美国超算＂Perlmutter＂和＂Selene＂，第九是中国超算＂天河二A＂。
　　其中，＂神威·太湖之光＂部署在国家超算无锡中心，采用的是申威SW26010 260C处理器，拥有约1065万个核心，Linpack基准测试峰值性能为93.01 PFlop/s（每秒9.30亿亿次），2016年部署以来曾连续四次登顶全球。
　　＂天河二A＂目前部署在国家超算广州中心，采用的是英特尔Intel Xeon E5-2692v2 12C处理器（也是本次榜单前十名中唯一采用英特尔处理器的超算），拥有约498万个核心，Linpack基准测试峰值性能为61.44 PFlop/s（每秒6.14亿亿次），运行的是麒麟操作系统（Kylin Linux）。
　　在＂神威·太湖之光＂之前，＂天河二号＂曾连续六次位居全球超算榜单第一。
　　中国超算＂神威·太湖之光＂（资料图）
　　超算是专门用来解决计算规模超级大、数据量超大、超复杂的科学、工程和产业问题的计算机，一直是大国争夺的科技制高点，它可以被用于高度复杂系统的模拟，例如气候模型和核爆炸影响的预测，还可以被用于汽车、材料、制药等诸多行业。
　　英国专家甚至表示，在破解加密等机密领域的使用，也可能使超算成为国家安全方面的关键工具。
　　今年3月初，中山大学国家超算广州中心主任卢宇彤在接受采访时指出，中国超算之所以能在短短30年内，实现跨越式发展，首先是巨大的需求推动。进入21世纪，无论是前沿科学研究、重大工程建设、还是产业技术创新，都对超级计算有着巨大的需求。更重要的是，中国超算研究团队在同等时间内付出更多努力，取得更多技术创新。
　　然而，在＂神威·太湖之光＂等超算连续霸榜多年后，中国超算近两年在＂TOP500＂榜单中表现并不显眼。尤其是随着美国首台E级超算的亮相，更显得中国超算已经＂掉队＂。但这是否真的意味着中国这个超算大国已在全球竞争中落后？
　　外媒称中国E级超算没有参加排名
　　美国首台E级超算亮相，其实早已在业内预料之中。
　　5月18日，英国《金融时报》就曾发布报道称，美国正在组装测试E级超算，意味着该国即将进入超算新时代，计算性能实现十年一次的飞跃，这将对气候变化研究和核武器试验等多个领域产生重大影响。
　　但该报道话锋一转又表示，通常由这些突破引发的全国性＂自豪＂可能会被压制，因为中国已经率先实现了E级超算，并且在建设新一代超算的道路上走的很好，目前处在领先地位。
　　英国《金融时报》报道截图
　　亚洲技术信息项目（Asian Technology Information Program）主任大卫·卡哈纳最近发布的报告显示，中国首台E级超算已经运行一年多，第二台E级超算也已开始运行，但都没有参与全球超算排名，也没有正式亮相。英媒称，该项目的研究被广泛认为是最权威的。
　　实际上在半年前＂TOP500＂上一次榜单发布时，美国科技媒体＂The Next Platform＂就曾发文称，中国正在运行两台E级超算，分别是＂神威·海洋之光＂（Sunway Oceanlite）和天河三号（Tianhe-3）。
　　根据该报道，＂神威·海洋之光＂是＂神威·太湖之光＂的继承者，采用拥有4200万内核的处理器。在Linpack基准测试中，其峰值性能达到每秒1.3百亿亿次。如果这一数据属实，＂神威·海洋之光＂的峰值性能，要高于本次榜单第一的美国超算＂Frontier＂。
　　中国其实早就在E级超算领域展开布局。2020年1月，国内就有官方媒体报道称，神威E级原型机、＂天河三号＂E级原型机和曙光E级原型机等三个不同技术路线的原型机系统已全部完成交付。
　　美国超级计算专家杰克·唐加拉（Jack Dongarra）表示，中国的超级计算项目可以追溯到20多年前，它的发展导致该领域出现一种＂令人震惊的局面＂，中国现在领导着世界，＂我认为，他们能够在很短的时间内建立一个基于他们自己技术的系统，这令人印象深刻＂。
　　在本次＂TOP500＂榜单中，中国共上榜173台超算，占据榜单总数的34.6%，与上期持平，是上榜超算数量最多的国家。而美国从上期的149台上榜超算降到本期的127台，占比为25.4%。换句话说，中美两国的超算占据了＂TOP500＂的60%，排在第三的日本占比为6.8%。
　　＂TOP500＂超算国家和地区分布
　　观察者网注意到，如果以供应商来排名，中国企业同样占据着主要地位。在本次＂TOP500＂供应商榜单中，联想以提供160台超算排名第一，浪潮提供了50台超算，曙光提供了36台超算，华为提供了7台超算。这四家企业提供的超算占据了全球超算500强榜单的51%。
　　＂TOP500＂超算供应商份额
　　在全球超算竞争中，美国曾不断以政治手段对中国超算发展加以阻挠。2019年，美国曾对中国5家与超算相关的实体进行出口管制，一年后又将7家中国相关实体列入＂实体清单＂。《金融时报》称，美国第二波制裁是在中国首台E级超算开始运行后的一个月内实施的。
　　亚洲技术信息项目主任卡哈纳称，虽然美国正在开发三台E级超算，但中国的计划更多。他在一份研究中称，中国企业现在更关注国内竞争，而不是国际竞争对手的所作所为。卡哈纳甚至建议，随着全球竞争加剧，美国应该考虑放松对华制裁以＂深入了解＂中国超算的发展。
　　但需要指出的是，尽管外媒宣称中国超算技术领先世界，但如果以每台超算的平均算力来看的话，中国超算的整体实力似乎仍逊于日美。
　　根据本次＂TOP500＂榜单，中国以173台超算实现了5.3亿GFlops的实测性能（Rmax），而美国以127台超算实现了20.8亿GFlops的实测性能，日本更是仅凭34台超算就实现了6.3亿GFlops的实测性能。在供应商方面，联想以160台超算提供了4.47亿GFlops的实测性能，而美国慧与科技（HPE）以96台超算提供了19.29亿GFlops的实测性能。
　　＂TOP500＂超算供应商提供的算力份额
　　当然，这其中可能存在如外媒所说的中国E级超算没有参加排名的影响。
　　今年3月，中山大学国家超算广州中心主任卢宇彤在接受中新社采访时评论称，目前美国仍是超算领域最具竞争力的国家，日本超算系统研制和应用的水平比较高而且有特色，欧洲虽然在超算系统研制方面投入比较少，但他们的超算应用能力比较强。中国近年来超算系统和应用都取得了快速的发展，进入世界领先行列，世界超算领域各国交替领先的态势仍将持续较长时间。
　　她同时透露，基于自主技术的新一代E级计算系统研制方面，中国的进展比较顺利。中国将运用E级超算，支撑超高分辨率气候气象预报、大规模航空航天数值风洞、地震地质研究和油气能源勘探、生命科学与基因工程等一系列超大规模计算与模拟。在未来相当长时间内，超算仍将是唯一的高端计算平台，也是世界各国激烈竞争的重点领域。
　　附：2022年5月＂TOP500＂超算榜单前十名
　　全球500强超算国家分布：
　　全球500强超算供应商：