美國首台E級超算為何登頂全球？外媒：中國E級超算已運行一年多，不參加國際排名了
導讀：亞洲技術信息項目（Asian Technology Information Program）主任大衛·卡哈納最近發布的報告顯示，中國首台E級超算已經運行一年多，第二台E級超算也已開始運行，但都沒有參與全球超算排名，也沒有正式亮相。
（原標題：美國首台E級超算為何登頂全球？外媒：中國E級超算已運行一年多，不參加國際排名了）
【文/觀察者網呂棟】
當地時間5月30日，國際超算組織“TOP500”發布的榜單顯示，美國最新推出的E級（每秒浮點運算百億億次）超算“Frontier”成功登頂全球，連續兩年“霸榜”的日本超算“富嶽”排名落到第二，芬蘭新部署的超算“LUMI”擠進前三，成為歐洲超算領域的代表。
本次榜單中，以往連續多年登頂榜單的中國超算並沒有出現在前五名中。由於歐美新型超算的出現，上屆排名第四的“神威·太湖之光”這次被擠到第六，國家超算廣州中心的“天河二A”由上次的第七降到第九。從榜單數據來看，中國超算已明顯落後於美日歐的頂級超算。
然而有意思的是，就在本次榜單發布不久前，英媒《金融時報》曾以《美國急於在超算競賽中趕上中國》為題發布報導稱，中國已在美國之前實現E級超算，首台E級超算已經運行一年多，只是沒有參加排名，“中國企業現在更關注國內競爭，而不是國際對手在做什麼”。
美國首台E級超算“Frontier”
美國首台E級超算露面
全球超算500強榜單由“TOP500”編制，每半年發布一次。
2022年上半年的榜單顯示，排名第一的是美國能源部下屬橡樹嶺國家實驗室（ORNL）的超算“Frontier”。該超算基於最新的HPE Cray EX235a架構，配備AMD EPYC（霄龍）64C 2GHz處理器，擁有約873萬個內核，並依靠千兆以太網進行數據傳輸。
根據Linpack基準測試，“Frontier”峰值性能達到1.102 Exaflop/s（每秒110.2億億次）。
“TOP500”在新聞稿中評論稱，Frontier成功突破了1Exaflop的障礙。這使得該超算不僅成為有史以來最強大的超算，也是第一台真正具有百億億次浮點運算能力的機器。
值得注意的是，Frontier在提供驚人算力的同時，能效也十分出色。“TOP500”指出，Frontier的能效達到52.23 gigaflops/W，在“GREEN500”榜單上位居第二，僅次於美國的Frontier TDS系統，這體現出提高能源效率正在成為高性能計算設施的重中之重。
“TOP500”網站截圖
本次榜單排名第二的是日本超算“富嶽”，它曾在之前四次排名中位列第一，擁有約763萬個內核，也是世界上第一台基於ARM架構處理器的超算。數據顯示，“富嶽”的Linpack基準測試峰值性能為442 PFlop/s（每秒44.2億億次），不到“Frontier”的一半。
在富嶽被Frontier超越後，《日經亞洲評論》5月30日報導指出，日本面臨的問題是如何制定“後富嶽”時代的戰略，開發大型超算需要近8億美元預算，而日本的公共財政狀況正不斷惡化。在全球超算競賽中，日本正努力跟上領先者的步伐。
榜單第三名由芬蘭的新來者“LUMI”佔據。該超算與Frontier一樣，使用的是AMD第三代EPYC處理器，擁有約111萬個內核。根據Linpack基準測試，這台隸屬於歐洲高性能計算聯合事業部的超算，性能為151.9 Pflop/s（每秒15.19億億次），略高於排名第四的美國超算“Summit”。
前十名中，還有一位來自法國的新來者“GENCI-CINES”。該超算Linpack基準測試性能為46.1 Pflop/s（每秒4.61億億次），排名第十，同時是歐洲排名第二的超算，僅次於LUMI。
榜單四到九名，都是以往長時間排名靠前的超算。
例如，第四、第五分別為美國超算“Summit”和“Sierra”，第六是中國超算“神威·太湖之光”，第七、第八是美國超算“Perlmutter”和“Selene”，第九是中國超算“天河二A”。
其中，“神威·太湖之光”部署在國家超算無錫中心，採用的是申威SW26010 260C處理器，擁有約1065萬個核心，Linpack基準測試峰值性能為93.01 PFlop/s（每秒9.30億億次），2016年部署以來曾連續四次登頂全球。
“天河二A”目前部署在國家超算廣州中心，採用的是英特爾Intel Xeon E5-2692v2 12C處理器（也是本次榜單前十名中唯一採用英特爾處理器的超算），擁有約498萬個核心，Linpack基準測試峰值性能為61.44 PFlop/s（每秒6.14億億次）。
在“神威·太湖之光”之前，“天河二號”曾連續六次位居全球超算榜單第一。
中國超算“神威·太湖之光”（資料圖）
超算是專門用來解決計算規模超級大、數據量超大、超複雜的科學、工程和產業問題的計算機，一直是大國爭奪的科技制高點，它可以被用於高度複雜系統的模擬，例如氣候模型和核爆炸影響的預測，還可以被用於汽車、材料、製藥等諸多行業。
英國專家甚至表示，在破解加密等機密領域的使用，也可能使超算成為國家安全方面的關鍵工具。
今年3月初，中山大學國家超算廣州中心主任盧宇彤在接受采訪時指出，中國超算之所以能在短短30年內，實現跨越式發展，首先是巨大的需求推動。進入21世紀，無論是前沿科學研究、重大工程建設、還是產業技術創新，都對超級計算有著巨大的需求。更重要的是，中國超算研究團隊在同等時間內付出更多努力，取得更多技術創新。
然而，在“神威·太湖之光”等超算連續霸榜多年後，中國超算近兩年在“TOP500”榜單中表現並不顯眼。尤其是隨著美國首台E級超算的亮相，更顯得中國超算已經“掉隊”。但這是否真的意味著中國這個超算大國已在全球競爭中落後？
外媒稱中國E級超算沒有參加排名
美國首台E級超算亮相，其實早已在業內預料之中。
5月18日，英國《金融時報》就曾發布報導稱，美國正在組裝測試E級超算，意味著該國即將進入超算新時代，計算性能實現十年一次的飛躍，這將對氣候變化研究和核武器試驗等多個領域產生重大影響。
但該報導話鋒一轉又表示，通常由這些突破引發的全國性“自豪”可能會被壓制，因為中國已經率先實現了E級超算，並且在建設新一代超算的道路上走的很好，目前處在領先地位。
英國《金融時報》報導截圖
亞洲技術信息項目（Asian Technology Information Program）主任大衛·卡哈納最近發布的報告顯示，中國首台E級超算已經運行一年多，第二台E級超算也已開始運行，但都沒有參與全球超算排名，也沒有正式亮相。英媒稱，該項目的研究被廣泛認為是最權威的。
實際上在半年前“TOP500”上一次榜單發佈時，美國科技媒體“The Next Platform”就曾發文稱，中國正在運行兩台E級超算，分別是“神威·海洋之光”（Sunway Oceanlite）和天河三號（Tianhe-3）。
根據該報導，“神威·海洋之光”是“神威·太湖之光”的繼承者，採用擁有4200萬內核的處理器。在Linpack基準測試中，其峰值性能達到每秒1.3百億億次。如果這一數據屬實，“神威·海洋之光”的峰值性能，要高於本次榜單第一的美國超算“Frontier”。
中國其實早就在E級超算領域展開佈局。2020年1月，國內就有官方媒體報導稱，神威E級原型機、“天河三號”E級原型機和曙光E級原型機等三個不同技術路線的原型機系統已全部完成交付。
美國超級計算專家傑克·唐加拉（Jack Dongarra）表示，中國的超級計算項目可以追溯到20多年前，它的發展導致該領域出現一種“令人震驚的局面”，中國現在領導著世界，“我認為，他們能夠在很短的時間內建立一個基於他們自己技術的系統，這令人印象深刻”。
在本次“TOP500”榜單中，中國共上榜173台超算，佔據榜單總數的34.6%，與上期持平，是上榜超算數量最多的國家。而美國從上期的149台上榜超算降到本期的127台，佔比為25.4%。換句話說，中美兩國的超算佔據了“TOP500”的60%，排在第三的日本佔比為6.8%。
全球500強超算國家和地區分佈
觀察者網注意到，如果以供應商來排名，中國企業同樣佔據著主要地位。在本次“TOP500”供應商榜單中，聯想以提供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，華為提供了7台超算。這四家企業提供的超算佔據了全球超算500強榜單的51%。
“TOP500”超算供應商份額
在全球超算競爭中，美國曾不斷以政治手段對中國超算發展加以阻撓。2019年，美國曾對中國5家與超算相關的實體進行出口管制，一年後又將7家中國相關實體列入“實體清單”。《金融時報》稱，美國第二波制裁是在中國首台E級超算開始運行後的一個月內實施的。
亞洲技術信息項目主任卡哈納稱，雖然美國正在開發三台E級超算，但中國的計劃更多。他在一份研究中稱，中國企業現在更關注國內競爭，而不是國際競爭對手的所作所為。卡哈納甚至建議，隨著全球競爭加劇，美國應該考慮放鬆對華製裁以“深入了解”中國超算的發展。
但需要指出的是，儘管外媒宣稱中國超算技術領先世界，但如果以每台超算的平均算力來看的話，中國超算的整體實力似乎仍遜於日美。
根據本次“TOP500”榜單，中國以173台超算實現了5.3億GFlops的實測性能（Rmax），而美國以127台超算實現了20.8億GFlops的實測性能，日本更是僅憑34台超算就實現了6.3億GFlops的實測性能。在供應商方面，聯想以160台超算提供了4.47億GFlops的實測性能，而美國慧與科技（HPE）以96台超算提供了19.29億GFlops的實測性能。
“TOP500”超算供應商提供的算力份額
當然，這其中可能存在如外媒所說的中國E級超算沒有參加排名的影響。
今年3月，中山大學國家超算廣州中心主任盧宇彤在接受中新社採訪時評論稱，目前美國仍是超算領域最具競爭力的國家，日本超算系統研製和應用的水平比較高而且有特色，歐洲雖然在超算系統研製方面投入比較少，但他們的超算應用能力比較強。中國近年來超算系統和應用都取得了快速的發展，進入世界領先行列，世界超算領域各國交替領先的態勢仍將持續較長時間。
她同時透露，基於自主技術的新一代E級計算系統研製方面，中國的進展比較順利。中國將運用E級超算，支撐超高分辨率氣候氣象預報、大規模航空航天數值風洞、地震地質研究和油氣能源勘探、生命科學與基因工程等一系列超大規模計算與模擬。在未來相當長時間內，超算仍將是唯一的高端計算平台，也是世界各國激烈競爭的重點領域。
附：2022年5月“TOP500”超算榜單前十名
全球500強超算國家分佈：
全球500強超算供應商：
