张云泉：下一代中国E级超算计划2020年完成，将采用国产芯片

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日前，国际TOP500组织发布新一期全球超级计算机500强榜单。中国超算“神威·太湖之光”与“天河二号”连续第三次占据榜单前两位，美国超算“泰坦”则被瑞士的“代恩特峰”挤到第四。这是20年来美国首次跌出前三名。

/ P% ^6 E$ `- j9 D% g% \美国能源部近日宣布，将在未来3年拨给6家科技公司总额2.58亿美元的资金，以加速下一代超级计算机技术的研制，目标是到2021年交付至少一台每秒可进行百亿亿次计算的超级计算机系统。科工力量就此专访了中国计算机学会高性能计算专业委员会秘书长、国家超算济南中心主任张云泉，解读美国为何跌出TOP500前三，以及中美超算未来的发展。
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科工力量：这次瑞士的“代恩特峰”超越美国的“泰坦”，美国超算跌出TOP500前三，对于这件事您怎么看？到底是美国超算技术逐渐跟不上时代了，还是另有原因？
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张云泉：这应该是一个大的周期吧，中国超算发展最好的时期，正好恰逢美国超算发展的低谷，这两个叠加在一块。显得中国很强，美国很弱。这是中国超算这几年发展较快的一个延续，中国最好的机器刚好在这个时间段。美国的机器布局太晚了，打了一个时间差。这也是国际超算发展经常出现的现象。

另外，美国在明年下半年会强力反弹，会拿出180P的机器，超越太湖之光。而中国将来要超越美国的这台机器，也要一个周期。
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代恩特峰


科工力量：美国有诸多科技公司的技术很强，比如Intel、IBM、英伟达、AMD等，到底是什么原因导致美国的超算落后了？

2 P; }, [2 ^3 y3 @( f1 y6 E张云泉：美国超算技术依然非常强，也有能力研发更强的超算，只不过美国研制计划落后，使得中国可以打一个时间差，后来居上。从美国的计划来看，在明年下半年公布的下一代超算会采用很多新技术。比如全闪存技术、最新Power处理器、三维存储、克雷公司动态超算结构等等。美国下一代180P超算上会有很多中国超算上没有的技术。

科工力量：“代恩特峰”在芯片上采用了Intel的Xeon E5-2690v3和英伟达的NVIDIA Tesla P100 ，加上美国克雷公司在其中扮演了关键作用，有观点认为，“代恩特峰”其实是名为瑞士打造，但实为美国技术的超算。对这种观点您怎么看？
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/ R2 A  T4 N3 |+ e9 M' a张云泉：这个确实是美国为瑞士打造的。主要是因为欧洲的超算研制能力比较弱，一直用美国和日本的超算。除了法国稍微独立一些，能够研制自己的超算。由于欧洲市场很大，中国超算公司会打进欧洲，联想、浪潮、华为、曙光现在都在做这个事情，已经签了不少合同，将来可以看到欧洲用中国的超算做应用。
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科工力量：欧洲超算制造能力相对一般，但超算应用能力却着实不弱，而中国近年来在超算制造能力上取得长足的进步，但在应用方面，虽然也有应用取得了戈登贝尔奖，但总体而言，和中国的超算制造能力相比，还是逊色一筹。这其中的原因何在？
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张云泉：欧洲超算的应用水平是比较强的，总体来说，中国超算应用水平还是比欧洲稍逊一筹。欧洲的商业化应用特别强，原因在于欧洲的超算制造能力弱，主要精力放在怎么把买来的超算尽可能用好。而且一直以来重视商业模式，超算都是很多大公司联合购买，因为公司花钱买了超算，有动力去充分挖掘超算潜能，把超算用好。
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% _6 n  R6 A+ ]这方面对于中国也是有借鉴意义的。
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# @: \; _: P2 N* @$ J科工力量：一直有网络舆论声称，美国不制造100P超算是因为美国够用就好，而中国为了夺第一，所以制造高性能超算。您对这种说法怎么看？

+ W+ ]5 v" ]" e# x5 P张云泉：从历史上看，美国也一直追求性能，在有一段时间，美国和日本超算争霸，日本的地球模拟器曾经连续5次拿了冠军。美国就紧急拨款投资建设了蓝色基因。因此美国也是一直追求性能的，并不是说够用就好。
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科工力量：美国的这一计划是不是驳斥了网络上一些人说的“因为现有的超算性能够用，所以美国不需要比拼超算”？
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1 P4 v" }/ Z) t! T% y" V4 L张云泉：超算的性能是永远不够用的，学科需求、计算的精度和规模是无止境地向前发展，我们现在超算的性能是无法满足使用的。往往是超算应用降低精度要求、规模要求来配套现在超算的性能。
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' a; {5 h5 d' i# U( S8 x国家计算流体力学实验室基于“神威·太湖之光”超级计算机，对“天宫一号”飞行器两舱简化外形陨落飞行绕流状态大规模并行模拟
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其实美国一直想把第一抢回去。奥巴马在下台前就发过总统令，只不过因为当时发总统令的时候快下台了，作用有限，本来3个月就应该做好的事情，结果1年才做完。川普虽然砍了很多科研经费和医疗方面的钱，但他没砍超算的钱，反而给超算增加钱。

这其实也可以看出超算的重要性。

) `6 ^! Q8 t# s8 P* K/ s科工力量：美国政府资助国际商用机器公司、超威半导体公司、克雷公司、惠普公司、英特尔公司和英伟达公司开发下一代1000P超算，而且美国在下一代超级计算机技术方面的研发总投资将达到至少4.3亿美元。对于美国1000P超算的发展，您怎么看？
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张云泉：超算是国家工程，计算机技术发展的龙头，需要的资金投入非常高。之前已经介绍了，超算非常重要，所以会有政府高额投资。很多技术都是现在超算里做出来，然后再民用化。而且超算研发回报也很高，投入一美元，可以获得十几美元，只不过回报周期会长一些，而且风险比较高。
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6 u0 S! U* \9 O' e$ F+ R. |; E科工力量：从媒体报道看，美国政府承担了1000P超算的60%研发成本，国际商用机器公司、超威半导体公司、克雷公司、惠普公司、英特尔公司和英伟达公司大约承担40%的项目经费。为何超算项目如此依赖政府资金投入？

+ k# A: `8 n& s2 n& [张云泉：超算的发展一定要政府投入，体现国家综合国力，仅仅靠公司创新去做，公司的动力不大，因为公司不会考虑国家战略需求。而且超算研发风险很大，一旦失败损失很大，这对于公司和股东都是非常不利的。所以世界各国超算都是政府主导，政府牵头，委托公司来做。美国的做法是政府投入60%，公司也投入一部分。而中国现在还是以政府投入为主，怎么把公司的财力用起来，这个其实也是中国可以借鉴的。

科工力量：神威太湖之光采用了申威26010芯片，下一代中国1000P超算还会采用国内单位自主研发的芯片么？

张云泉：三台1000P超算原型机用的都是自主芯片。神威会用申威，曙光会用海光，天河会用飞腾。

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一名研发工程师展示“神威太湖之光”所使用的“申威26010”众核处理器
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5 f0 w/ A" g0 o" J8 m  B, K8 f. R科工力量：中国计划在2020年左右建成1000P超算，美国也计划在2021年建成1000P超算，日本也有这方面的规划，对于中美日1000P超算竞赛，您怎么看？

7 m, J# U% b7 s3 k6 P4 ?# F张云泉：现在中美日欧竞争都是白热化的。现在来看中国的规划最早，在2020年前后，日本、欧洲、美国都在往后推。日本已经推迟到2021年，欧洲推迟到2022年，美国推迟的更远到2023-2025年。
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但是美国部署了2条线，一条是成熟路线，用相对成熟的技术研发1000P超算，并保证商业应用。另一条是非常激进的1000P超算路线，不考虑任何商业目的和应用，任何能用的技术都用上去，争取在2021年抢第一。
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我估计中国的1000P超算也可能会延期，因为功耗的要求太苛刻了。当然也不排除中国能按照计划在2020年建成1000P超算。
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wuke8

美国的机器布局太晚了，打了一个时间差。这也是国际超算发展经常出现的现象。