对于E级超算,业内认定分为三个层次:第一层是超算的运行峰值性能突破Exaflop/s,第二层是在Linpack基准实际测试中突破Exaflop/s,“前沿”实际已经达到这个层次。第三层的要求更高,在应用运用中的速度超过Exaflop/s。

张云泉表示,“前沿”的性能指标的确相当不错。但它在体系架构上没特别的惊喜,沿用了中国率先开创的CPU+GPU的技术路线。“真正让人感到吃惊的是‘前沿’的功耗出乎外界意料的低,只有20MW,还不到业内40MW标准的一半。”

为何各国争相研制E级超算

业内对于E级超算的标准如此严格,从侧面也证明了各国对它的重视。美国甚至将“抢先研制出E级超算”当成美国保持科技领先的国家形象工程。张云泉介绍说,美国目前在同时推进三个E级超算项目。除了“前沿”外,美国能源部下属的阿尔贡国家实验室在承建另一台美国E级超算“极光(Aurora)”,它采用英特尔公司专为融合人工智能技术和高性能计算而设计的一系列新技术。美国正在研制的第三台E级超算是更为雄心勃勃的El Capitan,号称峰值性能要达到2 Exaflop/s以上。

张云泉表示,除了美国和中国外,日本、欧洲、俄罗斯和印度也都有研制E级超算的规划。但从目前看来,即便是资金和技术能力最强的日本也已遭遇挫折。“富岳”仅在特定情况下(用于人工智能模型训练的混合精度Linpack基准测试)运算速度能突破1 Exaflop/s,而且它的功耗特别高,达不到E级超算的标准。《日本经济新闻》称,在后“富岳”时代,日本要想继续研制E级超算需要投资1000亿日元以上,“财政状况严峻的日本难以与中美等国持续展开超算竞赛”。

为何各国不惜重金也要争先研制E级超算呢?张云泉介绍说,首先,人类对于计算速度的追求是永无止境的。为破解自然科学的很多难题,需要计算非常复杂的方程组,对于运算速度的要求非常高。他举例说,超算在天气预报模型中有广泛应用,它的计算速度越快,对于复杂气象的预报精度也就越高。

超算还被广泛用于创新药、新材料等领域。日本“富岳”就被用于筛选适合治疗新冠肺炎的药物,它可以极大提升效率,降低创新药的成本。

此外,目前新兴的人工智能技术也成为超算大展手脚的新战场。从发展趋势来看,“前沿”在设计上专门进行了优化,既可以支持科学研究的高精度计算,也可以支持人工智能技术的低精度计算。

除了民用领域,张云泉强调说,美国如此重视E级超算,还在于它被美国看作是国家安全方面的尖端利器。“包括核武器、高超音速飞行器的研制和信息安全领域,都需要规模巨大、计算精度高的超算。可以说,谁的超算速度快,谁就掌握了主动权。”例如美国运行速度最快的几台超算都位于美国能源部下属的几个国家实验室中,后者都有核武器的研制背景。外界普遍认为,美国正利用这些超算进行模拟测试核爆炸,并研制新型核武器。