中国超级计算机：跑得比全世界都快但应用尴尬

2016-06-23 12:10

昨日，一台有着武侠味儿名字的超级计算机刷了各大平台的屏。但它背后的急速发展的超级计算机市场，并不像武侠小说中的江湖那么简单。
据新华社报道，6 月 20 日德国法兰克福国际超级计算机大会 (ISC)公布了新一期世界计算机 500 强榜单，我国最新的超级计算机“神威·太湖之光”登顶。最受关注的是，“神威·太湖之光”实现了核心处理器的全国产化。
“神威·太湖之光”超级计算机由国家并行计算机工程技术研究中心研制，安装在国家超级计算无锡中心。

运算神速
“神威·太湖之光”击败的是霸占榜首 3 年的“天河 2 号”。“神威·太湖之光”运算速度达到 93 petaflop(每秒运算一千万亿次)，理论最高速达 125.4 petaflops。这一数值约为“天河 2 号”的两倍。
区别于“天河 2 号”采用的英特尔 Xeon E5-2692v2 12 核处理器，“神威·太湖之光”首次采用国产核心处理器“申威 26010”。

新华社记者称，“申威 26010” 大小约 25 平方厘米，集成了 260 个运算核心，内置数十亿晶体管。每块“申威 26010”运算能力为每秒3万多亿次，约等于 20 台家用计算机。
然后可以做一题简单的乘法题：
“神威·太湖之光”由 40 个运算机柜和 8 个网络机柜组成
每个柜门内有 4 块超节点
每块超节点由 32 块运算插件组成
每个插件由 4 个运算节点板组成
每个运算节点板又含 2 块“申威 26010”处理器
整台“神威·太湖之光”共有 40960 块“申威 26010”处理器
叠加之下，“神威·太湖之光”一分钟的计算能力相当于全球 72 亿人口用计算器不间断计算 32 年。
数量增速神速
榜单前十名除了“神威·太湖之光”与“天河二号”外，分别为美国的“泰坦”与“红杉”、日本的“京”、美国的“米拉”和“三一”、瑞士的“代恩特峰”、德国的“花尾榛鸡”和沙特阿拉伯的“沙欣II”。

在上榜计算机数量上，中国以 167 台超越美国 165 台成为上榜最多的国家，而这 167 台计算机全部是近 15 年研发的——2001 年前这一数字为 0 。

“没有国家能有这速度。“排行榜主要编撰者兼美国田纳西大学计算机学教授 Jack Dongarra 接受《华尔街日报》采访说：“中国超级计算机不断增多已成为一个趋势。”
运算速度快，数量增加速度也快，除了在高中历史课本和新闻上感受到它的“快”之外，我们真的能用到这种“快”吗?
建构方式决定应用
虽然同为超级计算机，但中国和国外的建造目的存在区别。
目前我国的超级计算机主要有银河、天河、曙光、神威四个系列，除了军用的“银河 V”和“神威 Ⅱ”(在研)之外，主要应用方式都是租用。租用对象主要是高校、科研院所、商业企业等。
这意味着不管是“天河二号”，还是“神威·太湖之光”，建设者都不是使用者。

而以美国为例，超级计算机的建设方研发的目的都是自用。在榜单上排名第三、也是美国最快的 Titan 建设方是美国能源部，主要应用于美国能源部内部的核试验模拟。
定位不同，建设方式自然就不同。国外超级计算机建设方一般是先有计算量需求，根据所需计算量设计系统，根据需求设计超级计算机的架构方式。中国是先进行建设，尽力提高建能，尝试满足更高的计算需求。

因此，“泰坦”与“红杉”等国外超级计算机用途较为单一，基本只能适配某一方向的应用，但针对性、专业性更强。而国内超级计算机则更为开放，可以匹配不同使用者的需求。
问题是，如果没法用起来，再高的计算能力只是一个让人迷醉的数字，意义在哪?
从人体血流模拟到气候预报
超级计算机的应用领域其实非常广阔，代码破解和核武器发展(核爆炸模拟)等都需要高速处理大量复杂计算。

民用用途上，超级计算机可以用在气候预报，石油勘探、药物开发和汽车设计等方面。在医学领域，对人体血流进行模拟与分析，可以及时有效地判定一个病人是否会发生脑梗塞的风险，超级计算机的运算能力可以提供快速的预判。
另外，我国庞大的人口对网络公共设施造成的沉重负担也可能得到解决。
问题是从银河系列到天河系列再到神威系列，我国超算数量快速增长的这 10 年来，除了一间间看起来神秘的房间，超级计算机具体应用在哪里呢?
应用缺位+高耗能
去年 6 月《南方日报》就报道过“天河 2 号”所在的广州超算中心的“业务荒” 。
自 2014 年落户广州以来，广州超算中心已成为广东最大的科技基础设施，但高昂的能耗费用，宣传推广不力，国际交流与合作不足，嫁接国家重大领域的科研项目较少，应用软件开发的周期过长，人才梯队与技术支撑尚未形成系统。
去年 6 月，广州超算中心主任袁学锋透露，广州超算中心利用率为 60%。用户占比上，83% 是政府机关、高校、科研院所，企业用户只有 17%。

中科院计算机网络信息中心研究员张鉴表示，我国利用超算系统解决问题的能力长期不足，相关商业应用软件仍为国外垄断。
除了资源闲置外，超级计算机的高耗能问题无可回避。
“天河二号”年耗电量达到 2 亿度，每天耗费电费 10 万元。另外，为了应对机柜因为高负荷产生的高温，广州超级计算机中心专门为“天河二号”建设了冷水厂，不间断运送 8 摄氏度的水进入超算中心的“水冷”系统。
小结
在 2014 年接受南方网采访时，中科院超算中心主任迟学斌坦言：“脱离开发利用，超算就是一堆破铜烂铁。光有高性能机器，没有人才做高水平的服务，那效果是一样的，机器过 5 年就过时了。”

以我国近十年的超算数量增速来看，5 年已经足够完成一个系列研发。然而专业性的缺失，应用的缺位，并不能靠一个个“听起来爽”的超算占有量和运算速度数字去填补。
当然占有量和运算速度是一个技术指标，但我们还在追逐这些“内功”、获得各个第一的“声望”之余，应用软件开发的“招式”正在被急速抢占着。
【来源：爱范儿】

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