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各国竞相研发百亿亿次超算 功耗是最大“拦路虎”

目前,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,但要实现这一方针,还面对不少挑和。英国《天然》正在近日的报道中指出,降低超算的能耗很是主要,为此,科学家需要另辟门,正在研制工艺上取得性冲破。

美国橡树岭国度尝试室正正在紧锣密鼓地研制超等计较机“尖峰(Summit)”。美国能源部但愿正在其2018年问世之日,这台投资2.8亿美元的超等“怪兽”能帮美国夺回超算界“扛把子”的头衔。“尖峰”的运算速度被设想为每秒进行20亿亿次浮点运算,比目宿世界上运转速度最快的计较机还快60%。

但对于喜好“漫无止境”的计较机科学家来说,“尖峰”是他们的“陇左”,速度为其5倍的百亿亿次超算(也被称为E级超算,被是“超算界的下一顶皇冠”)才是他们的“西蜀”,这意味着他们需要把现有最高计较机能提高10倍以上。

目前,全球有多个国度正竞相研发E级超算。中国打算于2020年推出首台E级超算;美国能源部启动了“百亿亿次计较项目(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,美国鄙人一代超算手艺方面的研发总投入将达到4.3亿多美元,用美国能源部部长里克·佩里的话说,这些资金就是剑指“下阶段研发百亿亿次系统的全球竞赛”。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打算”由日本理化所从导,完成时间也设定正在2020年。

超算之所以广受关心,一方面是由于它表现了列国的分析国力和科技立异能力;另一方面也正在于它强大的能力。科学家估量,E级超算将正在天气科学、可再生能源、基因组学、物理学、军事以及人工智能等范畴大显身手,帮帮他们处理目前无法处理的难题,好比,以更高的空间清晰度模仿全球天气变化、模仿演化及核试验等。

但抱负很丰满,现实很骨感,要想研制出E级超算,科学家面对着极大的挑和,功耗过高首当其冲。跟着速度和机能要求不竭提高,若是按现有设想方式,通过不竭添加处置器数量来研制超算,其体型和规模会越来越大,数据正在存储器和处置器之间进出所花费的功率会越来越多。有人以至预测,超算90%的功率将被用于数据输送。

有科学家已对此提出。2008年,美国能源部高级研究打算局(DAPRA)计较机科学家皮特·寇格带领的团队发布称,“功率是E级超算面对的最大问题”,以现有手艺研制出的E级超算功率可能高达千兆瓦,需要一个特地的核电坐来给它供电,如许的超算明显没有太大适用价值。

美国阿贡国度尝试室计较、情况和生命科学尝试室担任人皮克·斯蒂芬斯暗示,目前良多科学家努力于降低超算的功率,比来几年出现出了一批新兴手艺,好比,让存储器更接近计较器,削减数据行进的距离;让高机能存储器向三维扩展而不是朝二维延长;超算取闪存连系;正在芯片晦气用时封闭此中的电;改变电压或频次等来节流功率等。

美国“极光”的功率被设想为40兆瓦,绝对最大功率为60兆瓦。英特尔公司目前正为其研制芯片,虽然相关细节仍未知,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,公司目前正正在开辟一个新平台,包罗新的芯片微系统布局等。而中国中科曙光目前正正在研制的E级超算模子可能会采用取此前超算分歧的体例。

《天然》的报道指出,美国也有专家认为,该当反思超算的成长标的目的,改变逃求峰值运算速度的模式,而沉视适用价值。Top500榜单创始人、田纳西大学计较机科学家杰克·东格拉就称:“速度并不料味着一切。虽然汽车达到300公里/小时的速度让人惊讶,但大大都汽车的实正价值正在于,正在日常限速范畴内平安靠得住地行驶。”

此外,研究人员也正在思虑将来十年若何超越E级超算,研制出速度更快且机能更佳的超算。他们认为,下下一代超算可能需要采用一些目前“小荷才露尖尖角”的手艺,包罗能模仿大脑内神经元操做的神经形态电或量子计较等。

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