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超算:朝百亿亿次挺进美国

 

今朝,有多个团队正朝着研制出百亿亿次(exascale)超等计较机(以下简称超算)的方针挺进,但要完成这一方针,还面对不少浮薄战。英国《天然》杂志在近日的报道中指出,下降超算的能耗很是紧张,为此,迷信家需求另辟蹊径,在研制工艺上取得反动性冲破。

竞相研发E级超算

美国橡树岭国度试验室正在紧锣密鼓地研制超等计较机“尖峰(Summit)”。美国动力部但愿在其2018年问世之日,这台投资2.8亿美元的超等“怪兽”能助美国夺回超算界“扛把子”的头衔。“尖峰”的运算速率被设计为每秒进行20亿亿次浮点运算,比今朝天下上运转速率最快的计较机还快60%。

但关于喜爱“贪心不足”的计较机迷信家来说,“尖峰”是他们的“陇右”,速率为其5倍的百亿亿次超算(也被称为E级超算,被公认是“超算界的下一顶皇冠”)才是他们的“西蜀”,这象征着他们需求把现有最高计较机能进步10倍以上。

今朝,寰球有多个国度正竞相研发E级超算。中国规划于2020年推出首台E级超算;美国动力部启动了“百亿亿次计较名目(Exascale Computing Project)”,但愿于2021年至多交付一台E级超算,此中一台的名字为“极光(Aurora)”。据悉,美国鄙人一代超算技能方面的研发总投入将到达4.3亿多美元,用美国动力部部长里克·佩里的话说,这些资金就是剑指“下阶段研发百亿亿次体系的寰球竞赛”。此外,欧盟估计于2022年—2023年交付首台E级超算;日本成长E级超算的“旗舰2020规划”由日本理化所主导,实现时间也设定在2020年。

超算之以是广受存眷,一方面是由于它表现了列国的综合国力和科技立异能力;另一方面也在于它壮大的能力。迷信家预计,E级超算将在气候迷信、可再生动力、基因组学、天体物理学、军事以及人工智能等范畴年夜显身手,光顾助他们解决今朝无奈解决的难题,好比,以更高的空间清楚度模拟寰球气候变化、模拟宇宙演化及核实验等。

下降能耗是年夜浮薄战

但抱负很饱满,实际很骨感,要想研制出E级超算,迷信家面对着极年夜的浮薄战,功耗过高首当其冲。跟着速率和机能要求不停进步,要是按现有设计要领,经由过程不停增长处置惩罚器数目来研制超算,其体型和范围会越来越年夜,数据在存储器和处置惩罚器之间进出所泯灭的功率会越来越多。有人乃至预测,超算90%的功率将被用于数据运送。

有迷信家已对此提出正告。2008年,美国动力部高级研讨规划局(DAPRA)计较机迷信家皮特·寇格带领的团队公布陈诉称,“功率是E级超算面对的最年夜问题”,以现有技能研制出的E级超算功率可能高达千兆瓦,需求一个专门的核电站来给它供电,如许的超算显然没有太年夜实用价值。

跟着技能的不停提高,2015年,寇格将功率预算值降到180兆瓦至425兆瓦之间,但这依然远超今朝超算界龙头、中国“神威·太湖之光”15兆瓦的功率。

美国阿贡国度试验室计较、情况和性命迷信试验室卖力人皮克·斯蒂芬斯暗示,今朝许多迷信家努力于下降超算的功率,比来几年涌现出了一批新兴技能,好比,让存储器更靠近计较器,削减数据前进的间隔;让高机能存储器向三维扩大而不是朝二维延长;超算与闪存联合;在芯片不应用时封闭此中的电路;转变电压或频率等来节省功率等。

需求反动性的方式

迷信家暗示,除了上述技能之外,要真正下降能耗,需求制作工艺上呈现反动性的冲破。英特尔微处置惩罚器技能试验室原主管谢卡尔·博卡说:“渐进式的要领将不再管用,咱们需求反动式的要领。”

据悉,中国首套E级超算体系的功率将不跨越30兆瓦;法国可替代动力和原子能组织高机能计较专家简-菲利普·诺米尼先容称,欧洲努力于将首套超算体系的功率连结在10兆瓦以内。

美国“极光”的功率被设计为40兆瓦,相对最年夜功率为60兆瓦。英特尔公司今朝正为其研制芯片,只管相干细节仍未知,但英特尔公司高机能和百亿亿次计较首席架构师阿尔·加拉暗示,公司今朝正在开发一个新平台,包孕新的芯片微系统布局等。而中国中科曙光今朝正在研制的E级超算模子可能会接纳与此前超算差别的方式。

《天然》的报道指出,美国也有专家以为,应该反思超算的成长标的目的,转变寻求峰值运算速率的模式,而注重实用价值。Top500榜单首创人、田纳西年夜学计较机迷信家杰克·东格拉就称:“速率并不料味着统统。只管汽车到达300公里/小时的速率让人赞叹,但年夜大都汽车的真正价值在于,在日常限速规模内安全靠得住地行驶。”

此外,研讨职员也在思虑将来十年若何逾越E级超算,研制出速率更快且机能更佳的超算。他们以为,下下一代超算可能需求接纳一些今朝“小荷才露尖尖角”的技能,包孕能模拟年夜脑内神经元操作的神经形态电路或量子计较等。(科技日报北京12月6日电)

 
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