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美国重夺全球“最快超算”桂冠:或再次被中国反超

核心提示:《纽约时报》近日发表文章称,过去五年,一直是中国拥有世界上运行速度最快的计算机,但美国凭借周五推出的“顶点”(Summit)超级计算机,重新在这一领域赢得了领先位置。超级计算机可以

《纽约时报》近日发表文章称,过去五年,一直是中国拥有世界上运行速度最快的计算机,但美国凭借周五推出的“顶点”(Summit)超级计算机,重新在这一领域赢得了领先位置。超级计算机可以加快人工智能(AI)和大数据等前沿技术的发展,是中美两国不断升级的科技竞争的核心。中国、日本和欧洲正在开发速度更快的计算机,意味着美国在这一领域的领先只是暂时的。文章全文如下:

在建造世界上速度最快超级计算机的竞赛中,美国刚刚重新赢得领先位置。

过去五年,一直是中国拥有世界上运行速度最快的计算机。对于一个试图证明自己是科技强国的国家来说,这是一个具有象征意义的成就。但凭借为美国能源部下属橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)建造的一台名为“顶点”(Summit)的超级计算机,美国重新在该领域取得领先地位。橡树岭国家实验室位于美国田纳西州。

“顶点”的运行速度让人瞠目结舌。它能以每秒20亿亿次的速度进行数学计算。用人类来做比较:这台机器一秒钟所完成的计算,如果让一个人来完成,并且这人一秒钟能进行一次计算,那么他必须花63亿年的时间。

如果还不清楚,我们可以用另一个比方。如果一个能容纳10万人的体育场座无虚席,而且每个人都有一台现代笔记本电脑,那么要有20个这样的体育场,才能与“顶点”的计算能力相匹配。

中国仍然是全球拥有超级计算机数量最多的国家。但中国、日本和欧洲正在开发速度更快的计算机,这可能意味着,美国在这一领域的领先只是暂时的。

像“顶点”这样的超级计算机,花费了美国政府2亿美元的资金去建造,可以加快计算前沿技术的发展,如人工智能(AI)和处理大量数据的能力。

这些技能可以用来帮助解决科学、工业和国家安全方面的严峻挑战,而且是中美两国不断升级的科技竞争的核心。

多年来,美国科技公司一直指责中国企业窃取它们的知识产权。一些美国议员称,中兴和华为等中国公司对美国国家安全构成了风险。

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现在,超级计算机执行的任务包括模拟核试验、预测气候变化趋势、发现石油储藏和破解加密代码等。科学家们表示,在医学、新材料和能源技术等领域的新突破和新发现,将依赖于“顶点”为代表的超级计算机。

IBM研究院(IBM Research)为“顶点”的研发提供了帮助,其负责人约翰·凯利(John E. Kelly)指出:“超级计算机可以应用于大数据和人工智能。这就是未来的所在。”

过去20多年,一个由计算机科学家组成的小型团队对全球超级计算机按运算能力进行了排名,编制了一个世界超级计算机500强(Top 500)榜单。这个团队由美国田纳西大学的计算机科学家杰克·唐加拉(Jack Dongarra)领导。最新的榜单将于本月晚些时候公布,但唐加拉称,他确信“顶点”的运算速度会是最快的。

最近一期的500强榜单是去年11月公布的,位于榜首位置的中国“神威?太湖之光”超级计算机,这台计算机位于中国国家超级计算无锡中心。如果“顶点”的运算速度确实达到了20亿亿次,那么其速度是前者的两倍多。

“顶点”由一排排黑色、冰箱大小的单元组成,总重量达340吨,放在一间面积达9250平方英尺(约合860平方米)的机房内。它由来自IBM的9216枚中央处理芯片和来自英伟达的27648枚图形处理器提供计算能力,这些处理器由长达185英里的光纤电缆连接在一起。

冷却“顶点”每分钟需要4000加仑的水,而这台超级计算机消耗的电力足以供8100个美国家庭使用。

在全球超级计算机竞赛“冲刺”之际,美国的亚马逊、Facebook和谷歌以及中国的阿里巴巴、百度和腾讯等互联网巨头正竞相开发云计算和人脸识别等技术。

超级计算机是衡量一个国家科技实力的标准。当然,这是一个狭义的衡量标准,因为原始运算速度只是计算性能的一个要素。另一个要素是软件,它让机器获得了生命。

包括橡树岭国家实验室在内,美国政府拥有多个实验室。这些实验室的科学家们正在对一些领域进行探索性研究,比如利用新材料让道路更加坚固,设计出可用于电动汽车或电网的储能装置,以及核聚变利用等潜在能源。所有这些领域都可以从超级计算机的发展中获益。

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例如,对气候进行建模,可能需要在超级计算机上运行数天的代码,处理大量的科学数据,如湿度和风的形态,并对自然环境中所有的真实物理现象进行建模。英伟达数据中心业务的计算机科学家兼总经理伊恩·巴克(Ian Buck)称,这不是互联网公司提供的云计算服务所能有效运行的任务。

位于美国伊利诺伊州的阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)副主任里克·史蒂文斯(Rick Stevens)称:“科技行业非常了不起,我们一直与他们合作。但谷歌永远不会研发新材料或设计安全的核反应堆。”

在橡树岭国家实验室,实验室主任托马斯·扎卡里亚(Thomas Zacharia)以一个大型健康研究项目为例,描述了超级计算机的未来。“顶点”已经开始接收和处理由“百万老兵计划”(Million Veteran Program,MVP)产生的数据。该项目招募志愿者,让研究人员获得他们所有的健康记录,为基因分析提供血液检测,并回答有关他们生活方式和习惯的调查问题。到目前为止,已经有67.5万名退伍军人加入该项目;其目标是到2021年加入该项目的退伍军人达到100万。

扎卡里亚称,最终的发现可以“帮助我们找到治疗退伍军人的新方法,并对整个精准医疗领域做出贡献”。

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J·迈克尔·加齐亚诺(Dr. J. Michael Gaziano)博士是“百万老兵计划”的首席研究员,同时也是哈佛医学院(HarvardMedicalSchool)教授。他说,从潜在受益来讲,这个项目是现代增强版的“弗雷明汉心脏研究(Framingham Heart Study)”项目。后者始于1948年,在马萨诸塞州的一个小镇跟踪了约5000人。

通过几十年的研究, “弗雷明汉心脏研究”项目发现,心脏病远不是之前认为的单一病因导致的疾病,它有多种病因,包括血液胆固醇、饮食、锻炼和吸烟等。

加齐亚诺博士称,今天,随着数字健康数据大幅增长和超级计算机的兴起,人口科学可能正在进入一个新的黄金时代。

他说:“我们拥有这些庞大而杂乱的数据来创造一个新的领域——重新思考我们对疾病的看法。这真是一个激动人心的时刻。”

尽管给人留下了深刻的印象,但“顶点”在500强榜单的位置可能很快被取代。在美国和其它国家,运行速度为每秒100亿亿次的超级计算机正在研发中。美国能源部负责科学事务的副部长保罗·达巴尔(Paul Dabbar)表示,在截至2019年9月的两个财年,能源部用于高级计算项目的预算将增加39%。

达巴尔称:“我们这么做是为了帮助推动超级计算机及其它领域的创新。”


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