亲爱的数据|超级计算机与人工智能：大国超算，无人领航( 二 )
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一场美国学术会议上 ， 乐事薯片公司出现在演讲台上 。 这并不是中场茶歇广告赞助商的致辞 ， 而是如何用超级计算机模拟薯片生产中的空气动力学 。盐放哪里都咸 ， 醋放哪里都酸 。如何把薯片上的调料撒均匀？好吃的秘密是数值模拟的结果 。 超级计算机藏在刷剧、吃薯片的肥宅时光里 。年历翻到2016年 ， 中国超算人擦干汗水、抹掉泪水 ， 终于迎来高光时刻 。中国队2016和2017年连续两次夺得“戈登贝尔奖” ， 这是国际上的最高学术奖 ， 江湖人称“超算界的诺贝尔” 。此前的近30年 ， 此奖就在美国和日本间“抛绣球” 。如今 ， 不仅“天河”、“曙光”、“神威”等超级计算机 ， 使国家级超级计算基础设施进入世界领先行列 ， 而且 ， 从《2019中国HPC TOP100厂商份额趋势图》中可以看到 ， 中国厂商超过了高性能计算领域的“传统劲敌” ， IBM和惠普 。
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03.2020年 ， 弯眉冷月 ， 仲秋月圆 。绿皮火车停靠首都经济圈城市河北衡水 ， 神州高铁抵达中原城市群落的中心河南郑州 。在2020年中国超级计算领域两场重量级的会议上 ， 这些声音朴素、结实、鲜明 。 学界与工业界一呼一吸 。在北京航空航天大学钱德沛教授首发演讲的七天后 ， 一位华为高管便在演讲时引用了他的观点 ， 并标明信息来源为“衡水讲话” 。
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图片：衡水车站这场演讲 ， 题为《新形势下高性能计算发展面临的挑战和任务》 。全球高性能计算机（HPC）TOP500榜单历时已久（从1993年开始 ， 每年的 6 月和 11 月发榜） 。作为风向标 ， 反映了超级计算机发展的新动向 。 排行榜的变化折射出全球高性能计算在技术和应用方面的研究现状和发展趋势 。回首发展的曲线 ， 2013年成为这个榜单显著的分水岭 。 在此之前 ， 榜单上排名第一位的超级计算机性能和上榜计算机的总体性能 ， 一直呈现出这样一个趋势：超级计算机的性能每十年到十一年 ， 提高一千倍 。从2013年开始 ， 上升的曲线变得平缓 ， 甚至于在2019年11月 ， TOP500榜单的前十名和前一次相比没有发生变化 。如果没有革命性的技术突破 ， 超级计算机性能不可能再保持十年一千倍的发展速度 ， 而有可能降到十年一百倍 ， 或者更低 。
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发展之所以变缓 ， 从技术角度观察 ， 是遇到了一些瓶颈 。第一、能效指标的约束 ， 不能单纯依靠系统并行规模的扩大来提高性能 。第二、登纳德缩放比例定律 (Dennard Scaling)的失效 。 每一代半导体工艺的进步不再能保证芯片功率密度的恒定 ， 其结果是芯片功耗急剧上升 。第三、摩尔定律接近失效 ， 芯片性能不再能每两年翻一番 。第四、体系结构变化缓慢 ， 没有新的体系结构提出 。 在颠覆性技术方面没有新的技术出现 ， 包括经常谈到的量子计算、超导计算 ， 距离实用还有相当一段距离 。第五、新原理器件缺乏突破 。 比如 ， 存算一体的器件和全光交换的器件等 。2013年 ， 导演李安凭借《少年派的奇幻漂流》获得奥斯卡大奖 ， 但是超算性能发展却按下了减速键 。国际上超级计算的竞争 ， 却还更趋激烈 。
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2015年 ， 美国提出国家战略计算计划 ， 美国政府多个部门协调 ， 加快超级计算的发展 。美国能源部在NSCI（美国国家战略计算计划）框架下正在实施“E级计算计划(ECP) ” ， 投入将近36亿美元 。36亿美元中的近18亿美元开发软件应用 ， 余下的18亿美元研制3台E级计算机 。
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