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超级计算机每秒百亿亿次计算机到底有什么用处?

科技  2016/7/5 14:57:46 来源:网易
中研网讯:

每秒可进行百亿亿次数学运算的超级计算机过不了几年就会出现。7月4日,中科曙光在北京宣布启动“E级超算”预研项目,“E级”就是10的18次方,1后面18个零的庞大数字。这个项目已经被写入国家“十三五”高性能计算专项课题中,分别由中科曙光、国防科大、江南计算技术研究所同时研制,有望在2020年左右实现。

刚刚在德国法兰克福落幕的“2016世界超算大会”,中国的“神威·太湖之光”超级计算机取代天河二号成为新的世界冠军。这是全球第一台运行速度超过10亿亿次/秒的超级计算机,峰值性能高达12.54亿亿次/秒,持续性能达到9.3亿亿次/秒。研发“E级超算”被公认为“超级计算机界的下一顶皇冠”,成为各国竞相角逐的下一个战略制高点,目前美国、欧洲、日本等国家和地区都提出了自己的研发计划。

研制这么快的计算机用来干什么?这既是很多人的问题,也是超级计算机发展面临的矛盾。超级计算机性能不断提升,但由于能耗越来越大,而应用范围却并没有相应扩大。

“超级计算机在高性能与通用性方面一直存在矛盾。”中科院院士李国杰是曙光公司的开创者之一,研制了我国第一台对称式结构计算机——曙光一号。

曙光公司总裁历军说,超级计算机在性能不断提升的同时,面对着存储、可靠性、能耗、扩展性以及应用创新等问题。在每秒10亿次计算能力的时候,超级计算机主要是用于工程计算或者科学计算,但是到了百亿亿次计算能力时,已经很难有一个题目需要这么大的规模,传统的科学计算领域已经很难找到这样的题目了。

“所以超级计算机未来向何处发展是摆在我们面前最最重要的挑战。在E级应用创新方面,我们希望把传统的超级计算机的应用向云服务和数据处理去延伸。”历军介绍,在这些方面曙光公司已经做了大量工作。未来最新的E级超级计算机的应用可能来自于云计算、云服务,来自于大规模的数据处理。

“对于E级计算机来说,应用是最大的挑战。”曙光公司副总裁邵宗有一言以蔽之,“如果超级计算机技术不能在市场上获得应有的回报,这个市场会萎缩,研发投入就会萎缩。”

生命科学、流体空气力学、仿真、气象、气候、环境等是超级计算机传统的几大应用,而超级计算机如何与云计算、大数据、人工智能相结合是新的发展方向。

邵宗有介绍,曙光公司有3000多个高性能计算机客户,在5年前,这些客户基本上是军工企业、科研院所、大学等。但是现在,高性能计算机的销售结构发生了很大的变化,有1/3的高性能计算机是用于数据处理。刚刚在贵州大山里落成的世界最大单口径射电望远镜FAST,一晚上可以产生100PB的庞大数据量,背后的超级计算机就是曙光提供的。

他还展示了另一个具体应用,利用数据进行科技治霾。

“霾的成因分析比天气预报更复杂,霾是在天气预报的基础上的一个应用,天气预报主要是大气物理,霾是大气物理与大气化学结合的产物,所以计算更加复杂。”邵宗有介绍,通过超级计算机的语言解析,现在发现了一个过去被忽略的问题,就是东南沿海的船舶对东南沿海地区雾霾的产生有非常严重的影响,“给万吨轮船装上自动识别系统,这些系统每天在东南沿海和内地运河发回3000亿条记录,这3000亿条再加到大气物理和大气预报的模式里面,可以计算东南沿海的雾霾成因。”

中科院计算所研究员,中国计算机学会高性能计算专委会秘书长张云泉指出,E级超算可以应对一些具有重大计算的需求,如全球气候变化模拟、天体物理大数据的处理、模拟宇宙的演化、模拟新型材料及核武器等。同时,除了科学计算,它也将在深度学习、大数据、云计算等领域发挥重大价值,帮助提高人们对各领域日益剧增的海量数据处理利用的能力,并从中发现新事物、新规律和新机会。因此,E级超算具有极高的科学、社会、经济和产业生态价值。

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