新的超级计算机将赶超美国现在的冠军——“泰坦”超级计算机。图片来源：美国橡树岭国家实验室

本报讯 美国能源部（DOE）11月14日宣布将通过两台机器大幅提升现有的超级计算能力。DOE将斥资3.25亿美元，分别在两个国家实验室——田纳西州橡树岭国家实验室及加利福尼亚州利弗莫尔国家实验室——建造两台超大规模的计算机。该局同时将花费1亿美元用于“快步前进2”计划，该计划旨在开发下一代计算的关键技术，并提升将在新的超级计算机上运行的软件及应用程序水平。DOE还说，其下属的阿尔贡国家实验室也将在稍晚时候宣布超级计算机建造计划。

尽管新的超级计算机的技术参数仍在不断变化之中，然而据估计它们的最高运算速度将达到每秒100千万亿次至300千万亿次浮点计算之间。此举被认为是朝着创建第一个百亿亿次级超级计算机目标迈进的一个重要里程碑，这一目标是高性能计算的下一个主要标志。与此同时，其计算速度将是目前的“世界冠军”——中国“天河二号”的至少3倍。这一消息意味着在中国占据全球最快超级计算机排行榜榜首约两年后，美国政府终于再次发力以夺回领先地位。

巧合的是，国际TOP500组织将于本月17日公布最新全球超级计算机500强排行榜榜单。如无意外，在这个半年公布一次的榜单中，中国国防科学技术大学研制的“天河二号”，将会以比第二名美国的“泰坦”快近一倍的速度第四度“夺冠”。

DOE在一份声明中说，全球高性能计算领域的竞争日益激烈，加强美国国家实验室的计算能力，对美国在科技方面创新能力的可持续发展，对维持美国的竞争力，对加强美国经济和国家安全尤其是核安全能力至关重要。建造最快的超级计算机，研制超大规模计算技术，将会“使美国走上下一代大规模计算的快车道”。

诺克斯维尔市田纳西大学超级计算专家Jack Dongarra表示：“这太棒了。”他说：“这些超级计算机是迈向百亿亿次级的重要一步。这是实现目标的一个‘跳点’。”Dongarra指出，如果当前高性能计算的改进速度继续下去，则第一台百亿亿次级超级计算机可能会在2022年到2023年左右上线。

在橡树岭国家实验室建造的超级计算机被命名为“顶点”（Summit），该计算机将向科学界开放，预计运行速度将达到每秒300千万亿次浮点运算。而利弗莫尔国家实验室的“山脊”（Sierra）超级计算机的极限运算速度预计将在每秒200千万亿次浮点运算左右，将被国家核能安全管理局用于测试美国核武器的安全性。“顶点”和“山脊”超级计算机预计将于2017年建造完成，并于2018年投入运算。

这两台超级计算机的速度预计将轻松超过美国当前的运算速度冠军——橡树岭国家实验室的“泰坦”超级计算机，其运算速度为每秒27千万亿次浮点运算。同时它们还将超越当前超级计算机的世界冠军——中国的“天河二号”超级计算机，其浮点运算速度为每秒33.86千万亿次。

新机器的设计预计将持续改进超级计算机的建造趋势。工程师之前通过添加作为机器大脑的附加中央处理器（CPU）的数量提升超级计算能力。但这些CPU非常耗电。因此简单地叠加越来越多的CPU对于百亿亿次级超级计算机的建造来说并不是一个可行的办法。事实上，这些新机器将增加能够加速某些运算的图形处理器（GPU）的使用，同时在CPU与GPU之间添加新的高速连接网络。在此前提下，尽管“顶点”的性能预计将是“泰坦”的5到10倍，但其能耗只比后者多10%。据悉，新超级计算机的部件将由IBM、NVIDIA和Mellanox生产。

新超级计算机预计将使从材料科学和生物燃料开发到燃烧研究及核武器工程的诸多领域中的新发现成为可能。DOE部长Ernest Moniz在一份声明中表示：“高性能计算是保持美国竞争力及确保经济和国家安全所需的科学与技术组合的一个重要组成部分。”

过去两年，虽然美国在最快的超级计算机方面失去垄断优势，但在超级计算机总体数量上仍具绝对优势。全球超级计算机500强中，有约一半来自美国。总体而言，美国在超级计算机的软硬件方面的优势依然远远超出其他国家。（赵熙熙）