如何看待美国超算 Summit 超过神威·太湖之光，在最新的全球超级计算机 500 强榜单中排名第一？
首先，我们得明白“超级计算机 500 强榜单”的衡量标准和意义。 这个榜单是基于 LINPACK 基准测试的性能得分来排名的。LINPACK 主要衡量的是计算机在解决大规模线性方程组方面的速度，也就是 FLOPS（每秒浮点运算次数）。虽然 LINPACK 是一个行业公认的基准，但它并不能完全代表超级计算机在所有实际应用中的性能。然而，它提供了一个相对统一和可比的指标，让我们能够直观地了解不同超级计算机的原始计算能力。因此，Summit 登顶榜首，意味着在理论峰值计算能力和实际执行特定类型任务的速度上，它目前是世界上最强的。
Summit 的胜利并非偶然，而是美国在高性能计算（HPC）领域持续投入和技术积累的体现。 Summit 超级计算机部署在橡树岭国家实验室，由 IBM 和 NVIDIA 联合设计和建造。它的强大之处在于其采用了 NVIDIA 的 Volta 架构 GPU 加速器，以及 IBM 的 POWER9 CPU。这种 CPU+GPU 的异构计算架构是当前高性能计算的主流趋势之一。
GPU 的威力： Summit 的设计理念非常强调 GPU 的并行计算能力。它拥有超过 4600 个节点，每个节点包含 8 个 NVIDIA V100 GPU。这些 GPU 在处理大量并行计算任务时表现出了惊人的效率，尤其是在深度学习、人工智能和某些科学模拟领域。GPU 的出现，极大地改变了超级计算机的设计思路，使得计算能力有了质的飞跃。
CPU 的协同： 虽然 GPU 是性能的关键，但 IBM 的 POWER9 CPU 也扮演着至关重要的角色。它们负责处理那些更适合串行执行的任务，以及数据的预处理和后处理，并有效地将数据输送给 GPU。CPU 和 GPU 之间的协同工作，以及它们之间高速互联（如 NVIDIA NVLink 和 NVSwitch）的优化，是 Summit 能够达到如此高算力的核心。
内存和带宽： 除了计算核心，Summit 在内存容量和数据传输带宽上也下了重本。它拥有大量的 DDR4 内存和 HBM2 显存，并且节点之间的互联带宽也非常高，这对于处理庞大的数据集和复杂的模拟至关重要，能够有效地减少数据传输瓶颈，充分发挥计算单元的潜力。
相比之下，神威·太湖之光的成功也值得肯定，但其架构和侧重点有所不同。 神威·太湖之光是中国自主研发的超级计算机，采用了中国 자체 设计的申威处理器（Sunway）。它在推出时也是一次重大的突破，尤其是在没有依赖国外核心技术的情况下实现了如此高的算力。神威·太湖之光的特点在于其大规模使用自主研发的国产处理器，这体现了中国在芯片设计和制造领域的实力，以及在构建自主可控高性能计算系统上的决心。其处理器采用了并行设计，能够高效地处理大规模科学计算任务。
那么，Summit 超越神威·太湖之光，传递了哪些信号？
1. 异构计算成为主流： Summit 的成功再次证明了 CPU+GPU 异构计算架构在高性能计算领域的巨大潜力。这种架构能够充分发挥不同计算单元的优势，实现更高效、更强大的计算能力。这可能会促使其他国家和研究机构在未来的超级计算机设计中，更加倾向于采用类似的异构方案。
2. 技术迭代的速度： 超级计算机领域的竞争非常激烈，技术更新换代的速度也非常快。Summit 的出现，标志着计算能力的一次新的飞跃。这对于那些依赖超级计算进行科研、工程和国家安全的用户来说，意味着他们可以解决更复杂的问题，进行更深入的研究。
3. 美国在 HPC 领域的领导地位： 尽管近年来中国在 HPC 领域取得了显著的进步，甚至一度占据榜首，但 Summit 的登顶再次巩固了美国在这一关键技术领域的领导地位。这对于美国的科研创新、国家安全以及在人工智能等前沿技术领域的竞争都具有重要的战略意义。
4. 对不同应用场景的适应性： 虽然 SUMMIT 在 LINPACK 测试上领先，但这并不意味着它在所有应用上都绝对优于太湖之光。不同架构的超级计算机在面对不同类型的计算任务时，其性能表现会有所差异。例如，对于某些特定算法或者对 CPU 依赖程度更高的应用，太湖之光的表现可能仍然非常出色。然而，从整体的通用性和在当下热门领域（如 AI）的适应性来看，Summit 的设计可能更具前瞻性。
5. 供应链和合作的重要性： Summit 的成功也离不开 IBM 和 NVIDIA 等科技巨头的紧密合作。这种跨公司的技术整合和协同优化，是打造顶尖超级计算机的关键。这也间接说明了在全球化背景下，技术生态系统的建设和国际合作的重要性。当然，反过来，这也凸显了在一些关键技术上实现自主可控的重要性，因为过度依赖单一技术或供应商可能会带来风险。
当然，我们也不能简单地用“第一”来概括一切。 超级计算的发展是一个持续的过程，各国都在不断投入和研发更强大的计算系统。此次 Summit 的登顶，更像是一场技术马拉松中的一个重要节点。未来，中国在 HPC 领域的追赶和创新也不会停止，我们可能会看到更多自主研发的、具有独特优势的超级计算机出现。
总而言之，美国超算 Summit 超过神威·太湖之光并登顶全球榜首，是高性能计算领域一次重要的技术里程碑。 它彰显了异构计算架构的强大生命力，代表了当前最尖端的技术水平，也意味着美国在这一战略性技术领域继续保持着领先优势。但同时，我们也应该认识到这仅仅是技术竞争中的一个阶段，各国在超级计算领域的角逐仍在继续，未来的发展仍然充满看点。理解这场竞争的本质，不仅仅是数字的简单超越，更是技术路线、创新能力以及战略眼光的较量。
网友意见
在集群式架构大行其道的今天，超算的名次基本取决于钱的多少，米国政府多批了一笔预算而已
要想回答第一个问题，我们就需要了解下，在最近的超算排行榜上，美国多年后重回榜首，意味着什么？他们是怎么重回榜首的？中国的超算又是怎么起步并发展起来的？
还需要了解，中国未来的超算之路要怎么走，中国超算存在的问题在哪儿。
我们一个个来说。
超算TOP500每年发布两次，我们国家的天河2号和太湖之光，分别六次和四次拿到冠军，一共十次，相当于连续五年占据了TOP500的冠军位置。
美国政府为此很着急。
之前由于奥巴马政府对超算不够重视，奥巴马只是在第二个任期快结束的时候才发布了一项总统令，加快超算研制的创新步伐。 而特朗普就任以后，却对超算极其重视，在砍掉了很多科学研究预算的情况下，超算的预算不但没砍，反而增加了。
几年前，美国部署了三台百P（相当于十亿亿次）量级的超级计算机，每秒的运算速度可以达到100P到200P左右，分别是Summit、Sierra、Aurora三台机器。目标有三个：第一当然是为美国的国家实验室研发世界领先的超级计算模拟系统，保持美国科学创新的领导地位；第二是希望保持美国在超级计算机研制上的技术优势和领先水平；第三就是希望把TOP500第一的位置夺回来。
为此美国大概拨款了5个亿美元的预算，计划在2018年年底推出第一台机器，重返Top500榜首。
但是美国终究无法继续容忍中国再霸占世界TOP500的冠军位置半年，将原来的计划提前了半年，于今年6月份就调整计划推出了Summit、Sierra两台机器，作为双保险争夺世界第一，Summit直接将峰值性能提升到200P，终于如愿夺回世界第一的位置，美国也松了一口气，重新找到老大的感觉。
其实，美国最早是想用峰值180P的Aurora来作为种子选手争夺世界第一的，但是由于英特尔负责研制的新Xeon Phil加速器无法按期完成，只好修改合同，直接去研发2021年完成的百亿亿次超级计算机A21。
而中国的超算此前是怎么夺得多次冠军的呢？中国在超算领域的实力到底怎么样？存在哪些问题？
如果画一条中国超算的性能发展曲线的话，可以看到，中国的超算实际上是从一穷二白做起的。在2002年之前，TOP500上就没有中国的超算，或者说中国超算本身就很少。从2002年之后，经过15年的高速发展，中国超算的上榜数量，包括性能都是指数级增长，以旱地拔葱的方式一跃而起。
原来是美日欧三大集团瓜分世界超算TOP500的前三名，像马拉松一样，他们平稳地跑在第一方阵。而中国就属于从队尾直接冲到了第一方阵中的选手，我们超过了第三名的欧盟，超过了第二名的日本，最后又超过了美国，成为世界第一。15年的时间很不容易，从一穷二白到最后成为世界第一，中国超算机器的研发水平，现在确实是世界领先的，处在第一方阵的靠前水平。
中国超算走过了一条比较特殊的路，就是机器发展拉动应用需求，也就是说我们机器的水平是超过了应用需求的。这是一种政府主导的快速发展模式。这个路现在是比较成功的。我们机器发展比较快，也带动应用的水平快速提升。但是未来我们希望能够用5到10年的时间，把这种发展模式转变成应用需求来拉动机器发展，这样更科学更合理。这种发展模式，也是西方发达国家现在的发展模式。
现在来看，我们已经连续两年拿了戈登贝尔奖（编者注：该奖设立于1987年，主要颁发给高性能应用领域最杰出成就，通常会由当年TOP500排行名列前茅的计算机系统的应用获得），说明应用水平提高还是很快的！
近五年来，中国占据了TOP500的榜首，原因之一是我们的发展道路（机器发展拉动应用需求），但是也有运气成分，因为正好处在美日欧的低潮期。
在这五年里，美日欧的研制计划都比较弱。日本国内对于要不要拿TOP500世界第一也有一些分歧，结果日本国会没有拨款，所以日本的研发计划一再拖延。欧盟是因为它本身没有实力自己研制，只能购买美日等国的产品。美国是因为正好处在奥巴马政府不重视的时期，预算被调整，本身的研制周期也出了问题。
所以我们找到个空档，打了胜仗，这是难得遇到的历史机遇。
同时，我们必须看到并承认中国超算存在的问题。
我们也面临很多的困扰，我们的机器发展比较快，但是相应的应用和软件研制这块有点滞后，没有完全跟上，可能有投资原因，还有各种人才培养周期的原因。但是现在我们也在积极的解决这些问题，后期国家对软件研发、对人才的培养都加大了投资力度。这些问题还需要5到10年的时间去解决，达到平衡状态。
而比这次Summit拿下冠军更值得关注的，我认为是新一代的百亿亿次竞争。
美国这次虽然拿了第一，但与中国的太湖之光所釆用的体系架构相比，并没有本质的区别。太湖之光的峰值是125P，美国的Summit是187P，没有量级上的性能差别。只是说由于Summit的投资力度大、研发时间晚，采用了新的工艺和技术，它的峰比太湖之光高一些，但是其在架构和技术上并没有拉开差距。
现在全球的各个国家又重视超算了，都在重新调整战略。新一代的百亿亿次竞争就会从2020年开始。到底哪个国家先做出来？
百亿亿次超级计算机的最大的问题就是功耗控制，需要在半导体工艺上有很大的突破，才有可能把功耗控制在30兆瓦左右。如果说功耗控制没有发生革命性的降低，以现在的技术去搭建的话，它的功耗可能会达到一百兆瓦，就没法用了。电费也太贵，1年的电费相当于十亿人民币。所以国际上的竞争就是看谁有本事在30兆瓦的功耗预算的前提下，能够造出百亿亿次超级计算机，这个是目前最大的挑战。
中美的超算竞争还将继续。
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最后回应一个说法。
美国重回超算排名榜首的新闻发布后，很快有消息说，别担心，中国9月份就可以重回TOP500的榜首了。
这个绝对是谣言。中国至少在今年是不可能重回TOP500榜首的。美国会占据排行榜第一名的位置大概至少两年的时间，蝉联四次冠军是有可能的。
至于在2020年有没有可能？也许有可能。
我国的计划应该是在2020年左右，凭借百亿亿次超级计算机重新去夺回世界第一的位置。但是能不能夺回来，也很难说，因为美国、日本、欧盟也在强化研制下一代的超级计算机，他们都是计划在2021年左右推出，到底最后第一是谁还不一定。
作者：张云泉，中国科学院计算技术研究所 并行软件实验室主任，研究员，国家超算济南中心主任，国高性能计算机TOP100排行榜创始人和发布者，PAC大赛主要创始人。
出品：科学大院
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本文由大院er根据对张老师的访谈整理而成，微信转载请联系cas@cnic.cn
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