我國自主研發(fā)的“神威·太湖之光”超級計算機蟬聯(lián)世界冠軍令國人雀躍。與“神威·太湖之光”同屬一個研制單位、同樣以“全國產(chǎn)”為特點的國家超算濟南中心正在與國家并行計算機工程技術(shù)研究中心一道研制“太湖之光”的下一代——神威E級原型機，“預計在2018年6月與國人見面，并落戶國家超算濟南中心。”山東省科學院計算中心(國家超算濟南中心)副主任潘景山說到。

作為全球第一臺運行速度超過十億億次/秒的超級計算機，“神威·太湖之光”超級計算機計算能力“運算1分鐘相當于200多萬臺普通電腦的運算能力，也相當于72億地球人同時用計算器不間斷計算32年。”但在潘景山看來，E級計算機的運算速度可達“神威·太湖之光”的8倍多——每秒運算將達到百億億次。

能耗和應(yīng)用仍是攻關(guān)兩大難題

從“天河二號”首次登頂世界最快超級計算機寶座開始，中國超算已經(jīng)斬獲全球超級計算機500強榜單的“九連冠”。

“大到現(xiàn)代武器系統(tǒng)研制試驗，小到好萊塢特效制作都離不開超算，超算已成為理論和實驗之外的第三種科學研究手段，它體現(xiàn)著一個國家的科技綜合實力。”中國計算機學會高性能計算專委會秘書長、國家超算濟南中心主任張云泉向科技日報記者表示，我國超算雖然起步晚，從局部突破到綜合技術(shù)領(lǐng)先，從奮力追趕到逐步超越，僅用了15年。不過，現(xiàn)有的超算能力顯然不能滿足中國龐大的市場需求。

2016年國家啟動三個“E級計算機原型系統(tǒng)”項目，國家“高性能計算”重點研發(fā)計劃總體組專家介紹，研制E級機引入“神威”(國家并行計算機工程技術(shù)研究中心)、“天河”(國防科技大學)、“曙光”(曙光公司)三支超強團隊相互競爭，通過賽馬機制打造我國自主的E級計算機“利劍”。

這三個項目組在超級計算機研制方面都擁有深厚的技術(shù)基礎(chǔ)和豐富的研制經(jīng)驗，各家研制單位在存量基礎(chǔ)上必須有顛覆性增量創(chuàng)新才能再前進一步。

實現(xiàn)顛覆性增量創(chuàng)新向來不容易，潘景山認為，攻關(guān)E級機大家需克服兩大難題：“如果用現(xiàn)有技術(shù)研制E級計算機，能耗將達到每小時60兆瓦左右，這幾乎相當于一個中等縣的用電量，能耗太大。”“有人說形容中國超算的性能與應(yīng)用是‘十車道高速路上跑著很少的車輛’，說法夸張，但如何擴大應(yīng)用確實是挑戰(zhàn)。”

“九連冠”后需冷靜，美國或?qū)⒂|底反彈

針對“中國超算”應(yīng)用能力不足的短板，以全國產(chǎn)為特色的神威E級原型機已經(jīng)有了不少動作。

2016年國家超算濟南中心與國家海洋局第一海洋所獲批了E級應(yīng)用軟件項目“海洋環(huán)境高性能數(shù)值模擬應(yīng)用軟件研制”。后續(xù)雙方和青島海洋科學與技術(shù)國家實驗室一起深度合作，聚焦為山東在國內(nèi)領(lǐng)先的海洋領(lǐng)域科研團隊和業(yè)務(wù)部門提供大規(guī)?？蓴U展的并行計算服務(wù)、大數(shù)據(jù)服務(wù)和智能計算服務(wù)，共同研制超大規(guī)模可擴展高效率的海洋數(shù)值模式軟件和海洋應(yīng)用軟件系統(tǒng)，為透明海洋、深海極地、藍色生命等大科學計劃和國家海洋戰(zhàn)略提供高效服務(wù)。

發(fā)力E級應(yīng)用軟件，包含著中國超算人的“良苦用心”，也是“全國產(chǎn)”超算的內(nèi)在需求。長期以來，“中國超算”重“硬”輕“軟”，基礎(chǔ)并行環(huán)境、基礎(chǔ)算法、高性能數(shù)學庫、操作系統(tǒng)等高性能計算基礎(chǔ)與應(yīng)用軟件的發(fā)展落后于計算機系統(tǒng)的發(fā)展已是不爭事實。

潘景山舉例道：超算在解決一些問題時通常會用到模型、算法、數(shù)學庫，但現(xiàn)在常用的基礎(chǔ)數(shù)學庫大部分還是國外的。他認為，造成這一現(xiàn)象的原因有二：一是前期重視不夠、投入不足;二是超常規(guī)發(fā)展只實現(xiàn)了局部突破，全面超越還需要時間。

本次全球TOP500榜單，美國罕見被擠出前三名。張云泉認為，這是美國超算發(fā)展的低潮，也可能是觸底反彈的開始。他透露：2018年下半年，美國將開始推出全新研制的“北極光”超算，運算速度可以達到180P(P為超級計算機運算單位，意為每秒千萬億次)。所以從2018年到2020年，美國或?qū)⒅匦聤Z回TOP500的冠軍寶座，甚至可能會出現(xiàn)幾連冠的情況。

“如果中國按計劃造出E級超級計算機后，我們將再拿冠軍。”潘景山說。