前不久，最新一期的全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單公布，在業(yè)內(nèi)外引起了不小關(guān)注。

該榜單顯示，日本超級(jí)計(jì)算機(jī)“富岳”（Fugaku）連續(xù)第四次登頂榜單，緊隨其后的是美國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)“頂點(diǎn)”（Summit）和“山脊”（Sierra），中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)“神威·太湖之光”，本次排名第四位。

由于長(zhǎng)期以來，超算都被普遍視為綜合國(guó)力的象征之一，而且此前主要是中美兩國(guó)在這一領(lǐng)域你追我趕，數(shù)年內(nèi)幾乎輪流做冠亞軍。所以該消息傳回國(guó)內(nèi)，不少人有些吃驚。

甚至有人翻出更長(zhǎng)時(shí)間線內(nèi)排名的變化：2016年底，“神威·太湖之光”成為全球第一超級(jí)計(jì)算機(jī)，此后連續(xù)四年霸占榜首位置；然而2020年，被異軍突起的日本“富岳”一舉反超，且富岳連續(xù)四次蟬聯(lián)，“神威·太湖之光”則“一路淪為”第四名。

“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)（新華社記者李響攝）

“怎么中美這兩個(gè)超算強(qiáng)者最近兩年反倒排到日本后面了？”“我國(guó)排名竟然不敵日本，中國(guó)超算這是掉隊(duì)了？”一時(shí)間，許多不明所以的吃瓜群眾，產(chǎn)生了許多疑問。

我們找行業(yè)專家聊了聊后發(fā)現(xiàn)，這事沒這么簡(jiǎn)單，但總的一點(diǎn)，我們?nèi)钥梢詫?duì)自己國(guó)家的超算水平保持充足信心。

榜單排名該怎么看？別只看第一

在回答諸多疑問之前，我們需要了解下這個(gè)榜單背后的意義。

首先，全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單始于1993年，是國(guó)際組織“TOP 500”對(duì)全球近2000個(gè)超級(jí)計(jì)算機(jī)項(xiàng)目進(jìn)行運(yùn)算速度、功耗以及運(yùn)算能力方面的排名，每半年發(fā)布一次，主要編撰人是美國(guó)田納西大學(xué)電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)教授杰克·唐加拉。

其次，何為超級(jí)計(jì)算機(jī)？簡(jiǎn)單來說，就是具有超級(jí)計(jì)算能力的機(jī)器，可以應(yīng)用于模擬核試驗(yàn)、生物醫(yī)藥、新材料研究、天氣預(yù)報(bào)、太空探索、人類基因測(cè)序等領(lǐng)域，堪稱“大國(guó)重器”。

因此，全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單排名，不僅是一個(gè)國(guó)家超級(jí)計(jì)算能力的展現(xiàn)，更是一個(gè)信息技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和綜合數(shù)據(jù)處理技術(shù)乃至國(guó)家科學(xué)綜合實(shí)力的重要反映。

也正是基于這一點(diǎn)，不少人對(duì)我國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)在這個(gè)榜單上排名毫厘進(jìn)退，都格外關(guān)注。

從最新一期公布的榜單來看，我國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)的排名似乎有些“不如人意”：

“富岳”運(yùn)算速度達(dá)44.2億億次每秒；“頂點(diǎn)”運(yùn)算速度為14.9億億次，約為“富岳”的1/3；“山脊”運(yùn)算速度在每秒9.5億億次。相比之下，“神威·太湖之光”運(yùn)算速度為每秒9.3億億次，國(guó)防科技大學(xué)開發(fā)的“天河2A”運(yùn)算速度為每秒6.1億億次。

2021年11月全球超算500強(qiáng)榜單前10名

但需要提醒的是，如果一定要從該榜單出發(fā)判斷一個(gè)國(guó)家的超級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)力如何，那么并不能只看前幾位的排名，還要看這個(gè)榜單中，一個(gè)國(guó)家能上榜的超級(jí)計(jì)算機(jī)數(shù)目有多少。

從更長(zhǎng)時(shí)間線上看，2016年，在全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)中，中國(guó)占有167個(gè)席位，美國(guó)占有165個(gè)席位；2020年，在全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)中，中國(guó)占有的席位上升至226個(gè)席位，美國(guó)占有的席位下降至109個(gè)席位。

就最新這一期榜單來看，中國(guó)的超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)入榜單的有173臺(tái)，占比為34.6%。排名第二的是美國(guó)為149臺(tái)，占比為29.8%。

換句話說，時(shí)至今日，在Top500這個(gè)榜單里，中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)的占比一直都排名第一。

從“玻璃房事件”到雙雄爭(zhēng)霸

在諸多超級(jí)計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史事件中，有這樣一個(gè)廣為業(yè)內(nèi)流傳的故事：

上世紀(jì)80年代，中國(guó)石油工業(yè)部斥巨資從美國(guó)購(gòu)買了一臺(tái)IBM大型計(jì)算機(jī)。但為了封鎖超級(jí)計(jì)算機(jī)的核心技術(shù)，美方并未給予中國(guó)對(duì)這臺(tái)計(jì)算機(jī)的自由使用權(quán)——這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)被安置在一個(gè)透明的玻璃房中，啟動(dòng)密碼和機(jī)房鑰匙都在美方手中，我國(guó)的科研人員要使用超級(jí)計(jì)算機(jī)，就要接受美方對(duì)使用過程的監(jiān)控及研究成果的審查。

“玻璃房事件”的屈辱，刺激了我國(guó)研發(fā)超級(jí)計(jì)算機(jī)的決心和毅力。1986年，“863計(jì)劃”實(shí)施，中國(guó)正式開啟了超級(jí)計(jì)算機(jī)的研發(fā)之路。從1986年到2016年，三十年的時(shí)間里，大量科研工作者投身這一偉大工程，前仆后繼，終于推動(dòng)我國(guó)在這一領(lǐng)域全面開花：

2004年，中科院成功研制“曙光4000”十萬億次計(jì)算機(jī)，進(jìn)入世界超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)前十；

2008年，中科院成功研制“曙光5000”百萬億次計(jì)算機(jī)，同樣進(jìn)入世界超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)前十；

2009年，國(guó)防科技大學(xué)成功研制“天河一號(hào)”千萬億次計(jì)算機(jī)，我國(guó)成為第二個(gè)研制成功千萬億次計(jì)算機(jī)的國(guó)家；

2010年6月，中科院成功研制“星云”千萬億次計(jì)算機(jī)，成為世界超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)第二名；

同年11月，國(guó)防科技大學(xué)升級(jí)的“天河-1A”系統(tǒng)，成為了世界超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)第一名；

2010年底，江南計(jì)算機(jī)研究所的“神威·藍(lán)光”成為第一個(gè)全部采用國(guó)產(chǎn)CPU，同時(shí)實(shí)現(xiàn)千萬億次計(jì)算的超級(jí)計(jì)算機(jī)；

2013年6月起，國(guó)防科技大學(xué)的“天河二號(hào)”，連續(xù)六次位居世界超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)第一名；

天河二號(hào)超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

2016年底，“神威·太湖之光”問鼎全球第一，并連續(xù)四年霸占世界超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜首。

截止到目前，我國(guó)在超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域已經(jīng)具備多員“猛將”：國(guó)防科技大學(xué)的銀河系列、天河系列，中科院的曙光系列，聯(lián)想的深騰系列，無錫江南計(jì)算機(jī)研究所的神威系列。

憑借這些“猛將”，我國(guó)與美國(guó)在超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域呈現(xiàn)你追我趕的態(tài)勢(shì)。尤其是過去十?dāng)?shù)年里，我國(guó)與美國(guó)都是這個(gè)榜單冠軍寶座的常客，雙雄爭(zhēng)霸，好不熱鬧。

掉隊(duì)？早已換了新賽道！

既然中美兩國(guó)輪流著稱霸，為什么最近兩年排名第一的反倒成了日本呢？難道真的是掉隊(duì)了？

中科院計(jì)算所研究員張?jiān)迫硎荆m然“富岳”近些年來在全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單中大放異彩，但日本超算的發(fā)展其實(shí)并不猛烈，甚至都有些“強(qiáng)弩之末”的意味。

“可以說，日本是趁著中美超算競(jìng)爭(zhēng)激烈，尤其是美國(guó)對(duì)中國(guó)超算技術(shù)卡脖子，‘突襲’TOP500榜單，從而占據(jù)冠軍位置兩年之久。”他說。

榜單編撰人杰克·唐加拉也表達(dá)了同樣的觀點(diǎn)。他表示，日本在新一代超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域起步較早，但因?yàn)槠溥\(yùn)算速度的指標(biāo)設(shè)定較低，所以在新一輪E級(jí)超算（即百億億次超算）競(jìng)爭(zhēng)開始時(shí)，日本在中美兩強(qiáng)還在開發(fā)E級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)時(shí)“撿漏了”四個(gè)世界第一。

日媒也相當(dāng)清醒地表示：雖然“富岳”連續(xù)4次登頂榜首，但失去首位寶座只是時(shí)間問題，因?yàn)橹忻勒陂_發(fā)新一輪E級(jí)超算。

公開報(bào)道顯示，中國(guó)在E級(jí)超算領(lǐng)域布局已久，目前已有“神威”E級(jí)原型機(jī)、“天河三號(hào)”E級(jí)原型機(jī)和曙光E級(jí)原型機(jī)3個(gè)不同技術(shù)路線的原型機(jī)系統(tǒng)完成交付。

另有外媒報(bào)道稱，美國(guó)投入近90億美元正在研制更先進(jìn)的超級(jí)計(jì)算機(jī)，也擁有3臺(tái)E級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)，“性能或比中方的略高一些，但總體上相互之間的水平相當(dāng)。”

一位業(yè)內(nèi)分析師告訴本刊記者，目前，世界上業(yè)界公認(rèn)的E級(jí)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)是在40MW的額定功耗下達(dá)到百億億次每秒的浮點(diǎn)計(jì)算速度，日本的“富岳”功耗過高，并不具備爭(zhēng)奪世界上第一臺(tái)E級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)的資格。

“而且從資金投入來說，日本也不具備中美兩國(guó)的實(shí)力。總體來說，在超級(jí)計(jì)算機(jī)這方面，中美已經(jīng)換到了新賽道上，而日本要想和中美同場(chǎng)競(jìng)技，還差點(diǎn)距離。”

張?jiān)迫嘎叮壳翱磥恚忻纼蓢?guó)的E級(jí)機(jī)世界冠軍決戰(zhàn)可能最早要到2022年6月才能見分曉。

機(jī)器用起來更重要，要提升人才儲(chǔ)備

發(fā)展超算，只要把超級(jí)計(jì)算機(jī)做到最領(lǐng)先，就夠了嗎？當(dāng)然不是。

“超級(jí)計(jì)算機(jī)最重要的不是把那個(gè)機(jī)器給做起來，機(jī)器不僅要做起來更要用起來，要讓它對(duì)我們實(shí)際的創(chuàng)新課題及產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到驅(qū)動(dòng)作用，這是最重要的。”ASC世界大學(xué)生超級(jí)計(jì)算機(jī)競(jìng)賽組委會(huì)委員劉軍曾這樣告訴本刊記者。

當(dāng)前，盡管我國(guó)在硬件方面投入規(guī)模大，但是在這些超級(jí)計(jì)算機(jī)上跑的這些應(yīng)用和軟件，尤其它如何與實(shí)際的產(chǎn)業(yè)和科研創(chuàng)新相結(jié)合的能力，相對(duì)來說還較弱。

超算領(lǐng)域有個(gè)“諾貝爾獎(jiǎng)”——“戈登貝爾獎(jiǎng)”，這個(gè)獎(jiǎng)設(shè)立于1987年，是國(guó)際上高性能計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域的最高學(xué)術(shù)獎(jiǎng)項(xiàng)，主要頒發(fā)給高性能應(yīng)用領(lǐng)域最杰出成就。

在2016年之前，美國(guó)、日本曾壟斷該獎(jiǎng)項(xiàng)長(zhǎng)達(dá)近30年。直到2016年，我國(guó)才在這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)上“破冰”，隨后又在2017年、2020年獲此殊榮。

最新消息顯示，當(dāng)?shù)貢r(shí)間11月18日下午，在美國(guó)密蘇里州圣路易斯舉行的全球超級(jí)計(jì)算大會(huì)上，來自中國(guó)的14人超算應(yīng)用團(tuán)隊(duì)基于新一代神威超級(jí)計(jì)算的算力，憑借“超大規(guī)模量子隨機(jī)電路實(shí)時(shí)模擬（SWQSIM）”應(yīng)用，一舉斬獲2021年度“戈登貝爾獎(jiǎng)”。

在國(guó)家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心，工作人員在查看存儲(chǔ)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況（新華社記者郭緒雷攝）

取得這樣的成績(jī)固然可喜，但還需要看到，我國(guó)超算發(fā)展遠(yuǎn)沒到可以放心慶功的程度。

中國(guó)工程院院士王恩東表示，中國(guó)超算人才儲(chǔ)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。更為關(guān)鍵的是，相對(duì)于美國(guó)等超算領(lǐng)域強(qiáng)國(guó)而言，中國(guó)超算研發(fā)人才具備相當(dāng)實(shí)力，但在超算應(yīng)用人才方面存在短板。

多位超算行業(yè)專家告訴本刊記者，當(dāng)前我國(guó)超算人才培養(yǎng)存在地區(qū)不平衡的問題，東部沿海地區(qū)高校科研經(jīng)費(fèi)及項(xiàng)目機(jī)會(huì)較為充裕，而中西部地區(qū)高校科研經(jīng)費(fèi)及項(xiàng)目機(jī)會(huì)則比較匱乏。“我國(guó)發(fā)展超算的技術(shù)人才儲(chǔ)備仍需加緊提升。”