中国超级计算机第一无用 关键技术仍受限

发布: | 发布时间:2014-11-26,星期三 | 阅读:1,289

01&nbsp日前,由中国研制的“天河二号”超级计算机在第44届世界超级计算机500强排行榜中再次位居榜首,成为全球最快的超级计算机。国内媒体用“中国超级计算机登上世界之巅”来描述。不过中国超级计算机还仅仅用于科研、军事等少数几个领域,对工业研究、生产、经济增长带动力较弱,应用程度还远低于美国等发达国家。单凭一台理论上运算速度峰值的计算机还远不足以令美国陷入所谓的“不安”。

虽然“天河二号”成功突围,但在整体实力上,中国较超级计算机第一大国美国还有不小的差距。在数量上看,美国拥有全球500强超级计算机中的231个,总数较其它国家和地区的总和还要多,显示出明显的优势。中国大陆共有61个超级计算机进入500强榜单,位居第二。

众所周知,芯片是超级计算机不可缺少的技术核心。但现今世界上几乎所有超级计算机使用的芯片都被英特尔(Intel)、AMD和IBM三家公司所垄断。而除了日本和韩国外,其它国家的芯片技术实在与美国有很大差距,即便世界第一的天河2号也只能使用英特尔公司产生的至强处理器。

如果说中国的飞机因发动机未能国产而存在心脏病问题,那么中国的超级计算机也同样患有“心脏病”。正是由于使用的“基础元素”几乎都来自这几家美国企业,中国的超级计算机的命脉也就被美国一手掌握。

“天河二号”采用了32,000颗因特尔12核Xeon&nbspE5主处理器和48,000个Xeon&nbspPhi协处理器,共312万个计算核心。而使用中国国产的FT-1500型&nbsp16核芯片只有4000多颗,总数仅为全部处理器数量的5%。

当然,中国也有纯国产的处理器,但国产处理器在速度和稳定性上都存在差距。如果全部以国产芯片作为核心,“天河二号”所需的芯片数就会更多,制造难度也会更大。所有芯片和技术纯“国产”的“神威蓝光”超级计算机在效能和速度上相比国际先进水平就要差几个档次,甚至不属于超级计算机的第一梯队。

不过,芯片“本地化”不足并不是大问题,&nbsp中国超级计算机使用“美国芯片”其实也无伤大雅。天河二号”和其它中国超级计算机的硬伤在于实用性,天河一号”超级计算机落户长沙后闲置近一年,让中国的这个“世界第一”多少显得有些尴尬。

今年6月,长沙超算湖南大学建设办的技术人员对主机设备进行调试时发现,机房天花板因潮湿发霉、空调冷凝管漏水,不得不停下来重新焊接再测试。湘声报记者来到长沙超算现场,看到施工单位的建设项目经理部门牌还竖在原地,大门并未修建。“0”、“1”数字造型的主机楼(天算台)和研发中心大门紧锁。

如果在Top500榜中查看国家类别统计,会注意到中国的超级计算机主要用户是ISP(互联网服务提供商Internet&nbspService&nbspProvider),而美国的情况截然不同,它的超级计算机用户分布非常广泛,有能源,汽车,ISP,地理科学,核武器研究实验室等等。

其实,用户的分布单一、民用化和商业化不足正是“天河”系列和整个中国的超级计算机行业都存在的问题。而在欧美,超级计算机的应用则要丰富的多,以下几个是欧美超级计算机在应用领域的“明星案例”。

IBM的超级计算机“沃森”曾经参加了知识问答节目并战胜人类,它还被送入大学深造以磨练“学习能力”,被花旗银行和医疗机构“雇佣”帮助金融决策和诊断。IBM的“蓝色基因”超级计算机在欧盟十亿欧元的巨资资助下正在尝试复制人类意识。

除了Top500和Graph500,在超算领域还有一个评价效能的榜单的Green500,这个榜单更关注单位能量下的运算能力,目的是看看哪些超级计算机“最划算”。而在这个榜单上,“天河”并未入榜。“天河”耗资上亿美元,耗电量相当于5所高校总和,落户要先由当地供电局做出“后勤”保障。

“天河”这种“高速却不划算”的超级计算机其实并不符合如今超级计算机的发展趋势,“现代超级计算机不再仅仅只专注于性能,为了保持商业活力,它们必须注重能效”,IBM深度计算(Deep&nbspComputing)的副总裁大卫·塔瑞克(David&nbspTurek)曾这样说道。

据媒体公开报道,目前,全球最快的超级计算机“天河二号”今年4月开始试运行,迄今服务了全球范围内的120家客户,运用率目前仅是34%。

图为超级计算机对热带风暴气候的模拟研究。事实上,相比许多设立在其他省市的国家级超级计算中心,处于饱和运行状态的“天河1号”是幸运的,因为更多的超算中心正在面临着无相应配套软件,难以充分发挥作用的尴尬。

国家超级计算中心难以充分发挥作用的重要原因在于,中国计算机发展在硬件方面得到了政府的有力支持,因而发展迅速。而由于重视和投入不够,与其相应的软件出现了“好马”无“好鞍”现象。中国超级计算虽运算能力成功登顶,但驾驭水平没能跟上。

图片为世界排名第二的美国泰坦超级计算机,目前其应用申请需要排队到2016年,这与我国超级计算机长期应用不足成为鲜明对比。

“应用软件的研发对超级计算的发展具有举足轻重的地位,其生命周期可持续几十年,而硬件只能维持5年左右。”一位业内人士指出,不同应用软件解决不同的应用问题,是超级计算能力的具体体现。影响中国超级计算能力发挥的关键在于应用软件的缺乏。

美国早期超算主要应用于核武器研究。能满足应用的计算机即是最佳计算机。计算机速度越来越高,结构会越来越复杂,软件研发难度也随之提高。美国在计算机发展战略中,软件研究投资金额达到总投资的60%以上。因为软件研究首先需要进行方程研究,弄清边界条件,随后把方程变成离散模式,最后再编写成软件。

图为超级计算机用于地球大气研究。中国最大的劣势之一是软件开发。中国的研究员说,只有不到10%的超级计算机经费被用于开发应用软件。研究员抱怨说,政府敦促他们建造能够引发媒体轰动的新型超级计算机,而不是专注于超级计算机是否发挥了全部功能。

一个生产型软件,需要几十位研究人员同步开展工作,代价很高。这类研究,在国内鲜有科研机构进行,因投入高、短期难见效益。美国在超级计算机上的投入约为中国的六倍。在美国,软件开发预算为硬件预算的约30%。计算机专家说,就算是这个水平也不够。

一些外国媒体认为,中国的超级计算机工程没有产生能够创造新产业的技术突破。相反,政府部署这些工程的目的仅仅是帮助国家追上欧美,无论是在医疗保健领域、汽车设计还是航空领域。

一些学者认为,把“超级计算机世界第一”当做“强国必备”荣耀的想法已经过时。超级计算机在今天其实早就不是代表大国崛起,提振民族自豪感的东西了。而是实实在在的工具。而对于工具,实用、高效和划算这些才是最重要的特质。

&nbsp超级计算机勇夺速度第一固然可喜可贺,但其实当第二第三也没什么不好。关键是,这些超级计算机能不能像谷歌,亚马逊和皮克斯动画这些公司所使用的超级计算机那样,实实在在的为世人的生活带来改变。



 

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