中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)亟需走出“大而不強(qiáng)”困局

在近幾年的國(guó)際超級(jí)計(jì)算機(jī)的排行榜上，經(jīng)常能夠看到中國(guó)研制的超級(jí)計(jì)算機(jī)名列前茅，美國(guó)、日本和中國(guó)，在超高速計(jì)算機(jī)領(lǐng)域已經(jīng)形成三強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)的局面。

　　但是在中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)主辦、大連大學(xué)承辦的中國(guó)計(jì)算機(jī)大會(huì)——“高性能計(jì)算機(jī)”論壇上，來(lái)自國(guó)內(nèi)超級(jí)計(jì)算機(jī)一線的研發(fā)人員卻表示，中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)的核心元件大都依靠進(jìn)口，某些軟件也被國(guó)外限制出口，亟需擺脫“大而不強(qiáng)”的局面。

　　所謂超級(jí)計(jì)算機(jī)，是指能夠計(jì)算普通PC機(jī)和服務(wù)器不能完成的“大型復(fù)雜課題”的計(jì)算機(jī)。如果把普通電腦的運(yùn)算速度比做走路的話，那么超級(jí)計(jì)算機(jī)就達(dá)到了“火箭”的速度。人們可以通過超級(jí)計(jì)算機(jī)，來(lái)模擬和解釋以前無(wú)法通過實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證的自然現(xiàn)象，并且在國(guó)防、氣象、電信、飛機(jī)制造等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

　　國(guó)際超級(jí)計(jì)算機(jī)組織最新公布的2012年全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500 強(qiáng)排名中，美國(guó)IBM公司研制的“紅杉”巨型機(jī)奪得全球最快計(jì)算機(jī)寶座，日本富士通研發(fā)的“京”型巨型機(jī)位居亞軍，中國(guó)的“天河一號(hào)”和“星云”號(hào)超級(jí)計(jì)算機(jī)分別排名第5和第10。而在2010年排名中，中國(guó)的超級(jí)計(jì)算機(jī)還曾經(jīng)問鼎冠軍。

　　盡管排名靠前，但在中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員唐志敏看來(lái)，繁榮的表象之下，卻不能忽視中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)還存在著一些“硬傷”。

　　唐志敏：如果只是從排名看得話中國(guó)在世界也是前沿行列，主要是美國(guó)、日本和中國(guó)這幾家，但從實(shí)際的技術(shù)來(lái)看，中國(guó)在這三家里面還是最落后的。因?yàn)橛玫募夹g(shù)都還是國(guó)外的。

　　記者：這個(gè)技術(shù)是說硬件么？

　　唐志敏：硬件。比如CPU，絕大部分廠家用的都是國(guó)外進(jìn)口的CPU芯片，而不是自己研制的，但是美國(guó)肯定用自己的，日本也是用自己的。其他的除了CPU之外，還有存儲(chǔ)器、互聯(lián)設(shè)備等更多的也是用國(guó)外的東西，所以從這個(gè)角度來(lái)說，我們雖然集成了一個(gè)性能達(dá)到世界最高水平的機(jī)器，但是里頭的很多部件都不是我們?cè)瓌?chuàng)的。

　　相比硬件的落后，另一個(gè)尷尬是，中國(guó)的超級(jí)計(jì)算機(jī)在科研和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用方面的滯后，甚至可以說是，造出了性能超前的機(jī)器，但是卻名沒有物盡其用。

　　唐志敏：美國(guó)和日本研制超高性能的計(jì)算機(jī)，基本上是從應(yīng)用的需求出發(fā)，比如日本造的最好的一臺(tái)機(jī)器，名字叫“地球模擬器”，做這個(gè)機(jī)器就是為了模擬整個(gè)地球的氣候變化。但是我們真正能夠使用大量這種計(jì)算的應(yīng)用數(shù)量要少一些，國(guó)防方面有需求，但是其他領(lǐng)域，民用和自然科學(xué)相關(guān)的研究方面，應(yīng)用需求沒有國(guó)外那么強(qiáng)勁。比如我們搞一個(gè)一萬(wàn)個(gè)CPU的超級(jí)計(jì)算機(jī)，平時(shí)在用的時(shí)候很少有一個(gè)軟件能夠把一萬(wàn)個(gè)CPU都用起來(lái)，如果大部分情況是這樣的話，那我們?cè)焓畟€(gè)1000個(gè)CPU的機(jī)器，成本會(huì)低很多。所以我們的應(yīng)用實(shí)際上是滯后于硬件本身的。這實(shí)際上也跟我們基礎(chǔ)研究的水平不高有關(guān)系。

　　飛機(jī)設(shè)計(jì)中的空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)、汽車設(shè)計(jì)中的碰撞試驗(yàn)，以及石油勘探、地震數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域，超級(jí)計(jì)算機(jī)都能夠大顯身手，但這些應(yīng)用需要一個(gè)前提——就是要給超級(jí)計(jì)算機(jī)配套相應(yīng)的軟件來(lái)運(yùn)行計(jì)算。

　　我國(guó)高效能服務(wù)器和存儲(chǔ)技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、浪潮集團(tuán)高級(jí)副總裁王恩東介紹，目前我國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的大型軟件基本靠進(jìn)口，一些尖端的領(lǐng)域，經(jīng)常會(huì)被國(guó)外“卡脖子”，這是今后我國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)發(fā)展的一大挑戰(zhàn)。

　　王恩東：我們這幾年高性能計(jì)算機(jī)發(fā)展上，機(jī)器的建設(shè)很快，但是在應(yīng)用軟件上，我們落后的要比機(jī)器本身大得多。我們現(xiàn)在能夠用幾千個(gè)“核”的應(yīng)用軟件都非常少，絕大部分的軟件還是靠進(jìn)口，還有一些大型的、支持“核”數(shù)比較多的軟件，國(guó)外是禁止向我們出口的。

　　在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域流行著一條“摩爾定律”，就是每18個(gè)月，集成芯片上的晶體管數(shù)目和運(yùn)算性能將會(huì)提高一倍。但目前，“摩爾定律”已經(jīng)達(dá)到極限，集成芯片的能耗越來(lái)越高，超級(jí)計(jì)算機(jī)研發(fā)和工藝成本也在呈幾何級(jí)上漲，這成為制約全球超級(jí)計(jì)算機(jī)發(fā)展的一大瓶頸。

　　目前，我國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)的研發(fā)資金主要來(lái)自于政府投入，產(chǎn)業(yè)鏈條沒有形成，商業(yè)價(jià)值有待開發(fā)，在這個(gè)大背景下，政府的投入還能維持多久，成為業(yè)界擔(dān)心的問題。因此王恩東呼吁，全國(guó)的超級(jí)計(jì)算機(jī)研發(fā)單位今后要多走聯(lián)合發(fā)展之路。

　　王恩東：這個(gè)聯(lián)合是從研制單位到應(yīng)用單位的聯(lián)合，要既有橫向的聯(lián)合，也有縱向的聯(lián)合，因?yàn)檫@種聯(lián)合才能夠真正的面向用戶的需求，進(jìn)行系統(tǒng)和軟件的設(shè)計(jì)。（記者王浩）

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