出品：科普中国
制作：中国科学院计算技术研究所 张云泉 幻彩宝宝科普创新公社 武瑞雪
监制：中国科学院计算机网络信息中心
北京时间6月19日下午，在德国法兰克福召开的ISC2017国际高性能计算大会上，中国的“神威·太湖之光”以每秒12.5亿亿次的峰值计算能力以及每秒9.3亿亿次的持续计算能力夺得世界超级计算机冠军，并且和“天河二号”第三次携手夺得前两名。这次榜单的第三名是来自瑞士国家超算中心的升级版PizDaint，美国超算则20年来首次无缘前三。
那么，站在世界之巅的“神威·太湖之光”究竟“神”在哪里？再次问鼎TOP500榜首对于我国超算领域发展又有怎样的意义？
“神威·太湖之光”TOP500三连冠
三招“必杀技”：“太湖之光”显神威
超级计算机新科世界冠军——“神威·太湖之光”位于江苏省国家超级计算无锡中心，它是一套非常宏大的计算机系统，由四十余个高度集成的机柜组成，是名副其实的“最强大脑”。那么，作为世界上最快的超级计算机，“神威·太湖之光”拿下TOP500冠军的过人之处有哪些？中科院计算所张云泉研究员为我们进行了解读，“必杀技能”有三招。
第一招——速度较量，唯快不破。张云泉表示，“神威·太湖之光”的峰值运算速度已经达到了每秒12.54亿亿次，其一分钟的计算能力相当于全球72亿人口同时用计算器连续不间断计算32年，这是全球第一台运行速度超过10亿亿次/秒的超级计算机。同时，其持续计算速度达到了每秒9.3亿亿次，是此前的世界冠军“天河二号”的3倍，是目前世界上持续计算能力最强的超级计算机。在超级计算机基准程序Linpack测试中，“神威·太湖之光”仅用4小时就完成了“天河二号”20多个小时才能完成的运算任务。也就是说，“神威·太湖之光”的运算速度和计算能力都“完胜”此前的 “天河二号”，这个世界冠军实至名归。
“神威·太湖之光”性能参数
第二招——最强大脑，中国芯。“神威·太湖之光”之所以拥有世界最快运行速度，当然还要归功于其强大的硬件支持。张云泉介绍说，超级计算机主要是依靠提高并行度和设备的规模来提升计算速度，“神威·太湖之光”拥有超过1000万个处理器核，远远超过天河二号的300多万个，从而极大地提升了其运算规模和并行度。
更加令人振奋的是，“神威·太湖之光”是首次完全用“中国芯”制造的中国最强大的超级计算机，此前“天河二号”使用的是英特尔至强处理器和Xeon Phi协处理器。作为“最强大脑”的“中国芯”，“申威26010”众核处理器这个只有5厘米见方的小小薄块，它集成了260个运算核心，数十亿晶体管，达到了每秒3万多亿次计算能力，单芯片计算能力相当于3台2000年全球排名第一的超级计算机。40960个“中国芯”同时工作，让“神威·太湖之光”登上了世界计算巅峰。
图4 申威26010众核处理器
第三招——绿色节能，又快又省。“神威·太湖之光”的功耗比达到了每瓦60.51亿次，在运行速度和持续计算能力均大幅提升的同时，其功耗不升反降，成为世界上计算能力最强、但最绿色环保的超级计算机。
张云泉表示，以前TOP500的超级计算机，其功耗都比较大，而“神威·太湖之光”的持续性能和功耗比两项均属世界排名第一，并且远远地大幅领先其他超级计算机，这也体现出我国在超级计算机研制领域，不单单追求以“快”取胜，并且在自主可控、持续性能和绿色指标等综合性能方面都取得了突破性的进展，并且达到了新的高度。
超算用途广：未来要拥抱大数据和人工智能
人类在体育竞技中，挑战生理极限的同时，更多的是获得精神上的激励与鼓舞，而作为超级计算机领域的“奥运会”，登顶TOP500榜首不是最终目的，造福人类才是“神威·太湖之光”的终极使命。
超级计算机在能源、航天、生物制药等领域已经有了丰富而卓有成效的应用，截至目前，国家超级计算无锡中心已经承接了国内30多个重大应用项目。其中，清华大学地球系统科学研究中心在“神威太湖之光”计算机系统上首次实现了百万核规模、高分辨率的地球系统数值模拟。截至目前，国家超级计算无锡中心已经承接了国内30多个重大应用项目。其中，清华大学地球系统科学研究中心在“神威太湖之光”计算机系统上首次实现了百万核规模、高分辨率的地球系统数值模拟。
未来，超级计算机应该全力拥抱人工智能。中国科技部也启动了AI2.0计划，其中就包括研制AI超级计算机，如何让超算更好地满足人工智能的需求可能是发展的下一个热点。
张云泉认为，如果互联网是加法，那AI就是乘法，它对于社会各个行业的变革影响都将是非常巨大的，而且它可能是普惠的，从根本上改变整个社会的运行模式与发展态势。
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