全球超算冠军缘何易主

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上海超级计算中心副主任李庚国

就在几周前，在全球超级计算机500强的第37名中，中国国防科技大学开发的“天河一号”首次获得“第一名”，排名第一，这让中国人很开心。但出乎意料的是，第一个位置很快就被日本超级计算机“京”所取代。

为什么天河一号占据的超级计算机冠军被日本计算机夺走了？超级冠军换主人是什么意思？带着对超级计算机的各种好奇，《it时报》记者走进了张江的上海超级计算中心。

超级计算排名只比计算能力好

什么标准被用来衡量超级计算机的排名？上海超级计算中心副主任李庚国告诉记者，linpack(线性系统软件包)目前用于评估高性能计算机的浮点性能。一般来说，是看谁能把一个变量的稠密线性代数方程解得快n倍。

事实上，国际500强排名只是计算机速度的竞争，但是判断一个国家的计算机整体实力不能仅仅把冠军看做一个指标。毫不奇怪，日本超级计算机“京”这次获得了冠军。历史上，这个国家的超级计算水平非常高。从2002年6月到2004年，日本超级计算机“地球模拟器”连续五次获得500强桂冠。

在这份名单中，记者发现中国的超级计算机数量从上次的41台增加到了62台，排名仅次于美国。虽然这是一个可喜的现象，但李庚国认为，与国外相比，我国的超级计算机还存在一些缺陷。“首先，中国的大多数超级计算机目前使用gpu(图形处理器)来加速内核。虽然排名有所提高，但gpu仅限于某些程序的加速，并没有被广泛使用；第二，中国可以建造许多超级计算机，但它不掌握核心cpu技术，而且英特尔芯片被大规模使用；第三，超级计算的应用范围应该更加广泛。美国将超级计算应用于信息处理，比如让超级计算模拟经济运行状态，让超级计算为产品定价。中国在这些领域的应用很少。”李庚国认为。

“超级计算机的排名发生了很大变化。通常排名在250之后的超级计算机将在下一次评估中被淘汰。”李庚国说:

见证世界上第40台超级计算机

从1946年世界第一台电子计算机诞生，到1983年中国第一台超级计算机“银河一号”问世，再到后来的“神威”和“曙光”，每一代超级计算机最大的进步就是它的计算能力。从最初的5000次/秒到2011年6月16日发布的第37届全球超级计算机500强，

当我们谈论超级计算机时，我们都认为它们速度极快，功能强大。在上海超级计算中心的计算机房里，记者还看到了中国第一台千兆级超级计算机“魔方”(曙光5000a)，其运行速度可达每秒200万亿次。透过工作区的玻璃门，记者看到了黑色和灰色的魔方橱柜，就像一排整齐的装甲战士。它覆盖了高密度刀片主板和世界上第一批10个基于主板的7u高工业标准刀片服务器。工作人员24小时监控魔方。

谁在使用超级计算机？

记者在电脑房看到的“魔方”是一排橱柜，那么它的主机、显示器、键盘和鼠标在哪里呢？工作人员告诉记者，用户可以通过网络终端登录使用超级计算机，网络终端可以是个人电脑、工作站或个人笔记本电脑，所有这些都成为超级计算机的“键盘和鼠标”。

谁在使用这个神秘的魔方？“目前魔方的用法显示在电脑房上方的液晶显示屏上，不同颜色的小方块代表不同的单位。现在，大约有350个研究小组已经申请了魔方的使用账户。如果一个新的研究小组想使用魔方，它需要等待1-2个小时，这比许多用户刚开始排队时一个月的等待时间要短得多。如今，大部分魔方被用于大学、研究机构、工程设计机构等。该应用还涉及纳米材料、生物医学、空.航空航天等20多个领域李庚国告诉记者。

“超级用电”可能达到上海用电的千分之一

超级计算机的“计算速度”取决于它的“内在”技术，而正是强大的功耗支持着这个“心脏”持续高速工作。在这500强排名中，29台超级计算机的功耗都超过1兆瓦，而性能排名第一的北京也是功耗最高的，为9.89兆瓦。超级计算机的功耗正在逐渐增加。李庚国告诉记者，日本甚至为北京建造了发电站和计算机房。

超级计算机的功耗是多少？“天河一号用电6000千瓦，年电费高达5000万元。上海超级计算中心目前使用的魔方耗电量为1000千瓦，年电费约为1200万元。中国正计划开发一台功耗为5万亿倍的超级计算机，估计为2万千瓦，相当于上海总用电量的千分之一。”李庚国为记者算了一笔账。

在目前采用的超级计算机评估标准linpack中，没有考虑超级计算机的功耗，只考虑超级计算机的运行速度。然而，超级计算机的功耗已经出现在判断标准中。《绿色500超级计算机》关注超级计算机在能效方面的表现，让人们更加关注节能减排。"如果一台超级计算机的耗电量超过10，000千瓦，它就必须受到控制。"李庚国认为。

技巧

我们身边的“超级计算”

1.天气预报:计算人比计算人好。

在超级计算机诞生之前，如果你想知道天气变化，你需要特殊的人来安排卫星、探测器等。，捕捉大气变化，然后根据自己的经验判断。

超级计算可以直接模拟大气变化，并结合其他监测仪器发回的数据自动分析形势的变化，从而提高天气预报的准确性。在超级计算的帮助下，我们经常听到的“局部地区下雨”这个词将会逐渐消失，因为超级计算可以准确地计算出什么时候哪个地区会下雨。

2.汽车/飞机设计:安全和舒适让超级计算检查

汽车设计中需要综合考虑许多因素，如空气液动力学、油耗、结构设计、耐撞性、乘坐舒适性、噪声等。因此，必须用一台超级计算机来设计一辆好车。

对于每个人最关心的安全问题，在过去，当设计汽车时，汽车制造商通常需要使用100多辆汽车进行碰撞测试。现在，在用超级计算机进行建模、修改和设计之后，制造商只需要使用7-8辆汽车进行实车测试，新车的下线周期也大大缩短，从最初的平均36个月缩短到12个月。飞机设计和制造也是如此。

3.市政工程:它知道桥梁无法承受的重量

记者在计算机科学与技术博物馆看到了一座桥的模型，桥的底层有一根轻轨。工作人员告诉记者，超级计算可以计算有轻轨通过时桥梁的应力变化；即使当两列相对的列车同时通过桥梁时，桥梁能否承受也能保证桥梁和过往车辆的安全。

事实上，桥梁的承载能力和安全性是通过力学原理来计算的，例如极端气候条件下桥梁的承载能力；被一艘大吨位的船撞后，这座桥会倒塌。