美國(guó)能源部（DOE）11月14日宣布將通過(guò)兩臺(tái)機(jī)器大幅提升現(xiàn)有的超級(jí)計(jì)算能力。DOE將斥資3.25億美元，分別在兩個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室——田納西州橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室及加利福尼亞州利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室——建造兩臺(tái)超大規(guī)模的計(jì)算機(jī)。該局同時(shí)將花費(fèi)1億美元用于“快步前進(jìn)2”計(jì)劃，該計(jì)劃旨在開(kāi)發(fā)下一代計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)，并提升將在新的超級(jí)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的軟件及應(yīng)用程序水平。DOE還說(shuō)，其下屬的阿爾貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室也將在稍晚時(shí)候宣布超級(jí)計(jì)算機(jī)建造計(jì)劃。

　　盡管新的超級(jí)計(jì)算機(jī)的技術(shù)參數(shù)仍在不斷變化之中，然而據(jù)估計(jì)它們的最高運(yùn)算速度將達(dá)到每秒100千萬(wàn)億次至300千萬(wàn)億次浮點(diǎn)計(jì)算之間。此舉被認(rèn)為是朝著創(chuàng)建第一個(gè)百億億次級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)目標(biāo)邁進(jìn)的一個(gè)重要里程碑，這一目標(biāo)是高性能計(jì)算的下一個(gè)主要標(biāo)志。與此同時(shí)，其計(jì)算速度將是目前的“世界冠軍”——中國(guó)“天河二號(hào)”的至少3倍。這一消息意味著在中國(guó)占據(jù)全球最快超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜榜首約兩年后，美國(guó)政府終于再次發(fā)力以?shī)Z回領(lǐng)先地位。

　　巧合的是，國(guó)際TOP500組織將于本月17日公布最新全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)排行榜榜單。如無(wú)意外，在這個(gè)半年公布一次的榜單中，中國(guó)國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制的“天河二號(hào)”，將會(huì)以比第二名美國(guó)的“泰坦”快近一倍的速度第四度“奪冠”。

　　DOE在一份聲明中說(shuō)，全球高性能計(jì)算領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，加強(qiáng)美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算能力，對(duì)美國(guó)在科技方面創(chuàng)新能力的可持續(xù)發(fā)展，對(duì)維持美國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)加強(qiáng)美國(guó)經(jīng)濟(jì)和國(guó)家安全尤其是核安全能力至關(guān)重要。建造最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)，研制超大規(guī)模計(jì)算技術(shù)，將會(huì)“使美國(guó)走上下一代大規(guī)模計(jì)算的快車(chē)道”。

　　諾克斯維爾市田納西大學(xué)超級(jí)計(jì)算專家Jack Dongarra表示：“這太棒了?！彼f(shuō)：“這些超級(jí)計(jì)算機(jī)是邁向百億億次級(jí)的重要一步。這是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的一個(gè)‘跳點(diǎn)’?！盌ongarra指出，如果當(dāng)前高性能計(jì)算的改進(jìn)速度繼續(xù)下去，則第一臺(tái)百億億次級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)可能會(huì)在2022年到2023年左右上線。

　　在橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室建造的超級(jí)計(jì)算機(jī)被命名為“頂點(diǎn)”（Summit），該計(jì)算機(jī)將向科學(xué)界開(kāi)放，預(yù)計(jì)運(yùn)行速度將達(dá)到每秒300千萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算。而利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的“山脊”（Sierra）超級(jí)計(jì)算機(jī)的極限運(yùn)算速度預(yù)計(jì)將在每秒200千萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算左右，將被國(guó)家核能安全管理局用于測(cè)試美國(guó)核武器的安全性。“頂點(diǎn)”和“山脊”超級(jí)計(jì)算機(jī)預(yù)計(jì)將于2017年建造完成，并于2018年投入運(yùn)算。

　　這兩臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)的速度預(yù)計(jì)將輕松超過(guò)美國(guó)當(dāng)前的運(yùn)算速度冠軍——橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的“泰坦”超級(jí)計(jì)算機(jī)，其運(yùn)算速度為每秒27千萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算。同時(shí)它們還將超越當(dāng)前超級(jí)計(jì)算機(jī)的世界冠軍——中國(guó)的“天河二號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)，其浮點(diǎn)運(yùn)算速度為每秒33.86千萬(wàn)億次。

　　新機(jī)器的設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)將持續(xù)改進(jìn)超級(jí)計(jì)算機(jī)的建造趨勢(shì)。工程師之前通過(guò)添加作為機(jī)器大腦的附加中央處理器（CPU）的數(shù)量提升超級(jí)計(jì)算能力。但這些CPU非常耗電。因此簡(jiǎn)單地疊加越來(lái)越多的CPU對(duì)于百億億次級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)的建造來(lái)說(shuō)并不是一個(gè)可行的辦法。事實(shí)上，這些新機(jī)器將增加能夠加速某些運(yùn)算的圖形處理器（GPU）的使用，同時(shí)在CPU與GPU之間添加新的高速連接網(wǎng)絡(luò)。在此前提下，盡管“頂點(diǎn)”的性能預(yù)計(jì)將是“泰坦”的5到10倍，但其能耗只比后者多10%。據(jù)悉，新超級(jí)計(jì)算機(jī)的部件將由IBM、NVIDIA和Mellanox生產(chǎn)。

　　新超級(jí)計(jì)算機(jī)預(yù)計(jì)將使從材料科學(xué)和生物燃料開(kāi)發(fā)到燃燒研究及核武器工程的諸多領(lǐng)域中的新發(fā)現(xiàn)成為可能。DOE部長(zhǎng)Ernest Moniz在一份聲明中表示：“高性能計(jì)算是保持美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)力及確保經(jīng)濟(jì)和國(guó)家安全所需的科學(xué)與技術(shù)組合的一個(gè)重要組成部分?！?br />
　　過(guò)去兩年，雖然美國(guó)在最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)方面失去壟斷優(yōu)勢(shì)，但在超級(jí)計(jì)算機(jī)總體數(shù)量上仍具絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)中，有約一半來(lái)自美國(guó)?？傮w而言，美國(guó)在超級(jí)計(jì)算機(jī)的軟硬件方面的優(yōu)勢(shì)依然遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其他國(guó)家。