日本最新超級(jí)計(jì)算機(jī)被正式命名為“富岳”（曾稱(chēng)為“后京”）。這臺(tái)由日本理化學(xué)研究所和富士通公司聯(lián)合設(shè)計(jì)制造的超級(jí)計(jì)算機(jī)，運(yùn)算速度超過(guò)目前日本最快計(jì)算機(jī)“京”的100—120倍，在2020年投入運(yùn)行后，將爭(zhēng)取登上世界第一的寶座。

不過(guò)，世界第一的排名隨后可能就會(huì)被中美新的超級(jí)計(jì)算機(jī)趕超。雖然將要排名的世界第一可能是短暫的，但會(huì)給當(dāng)權(quán)者爭(zhēng)了面子，給理化學(xué)研究所爭(zhēng)了地位，給富士通掙了銀子，最重要的是給日本國(guó)民爭(zhēng)來(lái)了自信。

科技日?qǐng)?bào)記者近日就“富岳”超級(jí)計(jì)算機(jī)，以及超級(jí)計(jì)算機(jī)的未來(lái)發(fā)展等問(wèn)題采訪了富士通公司的宋志毅博士。宋志毅參與了“京”和“富岳”超級(jí)計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)和總裝，也是“數(shù)字退火”量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)者之一。

“富岳”超算 性能超群

宋志毅介紹，理化學(xué)研究所將在8月30日停止供電，分步驟拆卸超級(jí)計(jì)算機(jī)“京”，同時(shí)開(kāi)始組裝“富岳”。文部科學(xué)省為“富岳”投入了1100億日元，預(yù)計(jì)2020年開(kāi)始運(yùn)行。

“富岳”繼承和加強(qiáng)了“京”的構(gòu)架，也繼承“京”的程序遺產(chǎn)，以保證高實(shí)用性。“京”目前主要應(yīng)用包括：在天氣預(yù)報(bào)精度上，可以同時(shí)處理世界各地的氣溫、氣壓和風(fēng)速，預(yù)測(cè)天氣下一步的變化；首次對(duì)汽車(chē)空氣阻力進(jìn)行高精度模擬，節(jié)省了新車(chē)開(kāi)發(fā)費(fèi)用和時(shí)間；在科學(xué)研究方面，描繪地球暖化后的未來(lái)世界，解釋宇宙中物質(zhì)誕生的機(jī)理，探索大災(zāi)難發(fā)生時(shí)最有效的避難方法等。

而“富岳”系統(tǒng)綜合能力超群，其消耗電力性能、計(jì)算能力、使用簡(jiǎn)便性都將是劃時(shí)代成果。“富岳”的運(yùn)算能力超出“京”的100—120倍，耗電為30兆瓦—40兆瓦（“京”耗電為12.7兆瓦），并設(shè)計(jì)為適合深度學(xué)習(xí)等人工智能領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

世界競(jìng)爭(zhēng) 日益激烈

超級(jí)計(jì)算機(jī)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)異常激烈。在資源探查和武器開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，是否擁有高速計(jì)算技術(shù)和能力對(duì)安全保障和產(chǎn)業(yè)影響巨大。

1990年代初期，個(gè)人計(jì)算機(jī)正式從16比特進(jìn)化到32比特。64位精簡(jiǎn)指令處理器（RISC）出現(xiàn)并應(yīng)用于商用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域。當(dāng)時(shí)，超級(jí)計(jì)算機(jī)商業(yè)大戰(zhàn)正處于鼎盛時(shí)期，采用專(zhuān)用的矢量型處理器可以同時(shí)處理大量運(yùn)算，美國(guó)處于領(lǐng)先地位。

隨后，由通用處理器組成的標(biāo)量（并行處理）類(lèi)型出現(xiàn)，超級(jí)計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)移到標(biāo)量類(lèi)型。注重矢量型超級(jí)計(jì)算機(jī)的是日本電氣股份有限公司（NEC），在每半年評(píng)比一次的超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)排名中，NEC和日本海洋研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)的“地球模擬”超級(jí)計(jì)算機(jī)在2002年獲得世界第一，這一紀(jì)錄保持了兩年半之久。“地球模擬器”向世界展示了日本的實(shí)力。但自2004年被美國(guó)IBM奪回第一名之后，日本遠(yuǎn)離了超級(jí)計(jì)算機(jī)性能排行榜的前幾名。由于超級(jí)計(jì)算機(jī)的開(kāi)發(fā)投資龐大，所以被稱(chēng)為吞金獸。

日本在超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的再次輝煌是“京”時(shí)代。2011年，理化學(xué)研究所和富士通合作設(shè)計(jì)制造的超級(jí)計(jì)算機(jī)“京”又一次坐上了世界第一的寶座。超級(jí)計(jì)算機(jī)重新被定位為日本國(guó)家根本的基礎(chǔ)技術(shù)。

近幾年來(lái)，在超算第一名競(jìng)爭(zhēng)中出現(xiàn)了中國(guó)身影。中國(guó)超算連續(xù)5年在競(jìng)爭(zhēng)中排名第一。直到2018年11月，美國(guó)能源部所屬奧克里奇國(guó)家實(shí)驗(yàn)室與IBM制造了“頂點(diǎn)”超級(jí)計(jì)算機(jī)，重新奪回了世界第一的位置。“頂點(diǎn)”旨在將“CPU+GPU”處理器組合起來(lái)，根據(jù)用途分擔(dān)擅長(zhǎng)處理的“異構(gòu)計(jì)算”。

另一個(gè)潮流是英國(guó)ARM方式處理器。該處理器也被認(rèn)為是“后英特爾”。“富岳”的心臟新型64位處理器“A64FX”就采用了ARM方式。

今年5月，美國(guó)公布了新型超級(jí)計(jì)算機(jī)“前沿”的開(kāi)發(fā)計(jì)劃。“前沿”與“富岳”一樣，將應(yīng)用在人工智能等領(lǐng)域，新一輪的超算競(jìng)爭(zhēng)或許會(huì)在美日之間擦出新的火花。

接近極限 尋求突破

宋志毅認(rèn)為，超級(jí)計(jì)算機(jī)以及支撐超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的半導(dǎo)體技術(shù)已經(jīng)接近目前基礎(chǔ)科學(xué)的終極。世界主要幾個(gè)國(guó)家正在研究遠(yuǎn)超目前超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的數(shù)字退火計(jì)算機(jī)以及未來(lái)的量子計(jì)算機(jī)；在半導(dǎo)體領(lǐng)域，目前半導(dǎo)體工藝上做得再精細(xì)，極限是1納米，而現(xiàn)在已做到了3納米。科學(xué)家正在努力尋找非半導(dǎo)體的下一個(gè)突破，而突破何時(shí)到來(lái)尚不可知。

宋志毅說(shuō)，日本的超級(jí)計(jì)算機(jī)規(guī)劃更像是走一步看一步，也許說(shuō)不定什么時(shí)候就冒出一個(gè)新技術(shù)，但太長(zhǎng)遠(yuǎn)的規(guī)劃趕不上形勢(shì)變化。超級(jí)計(jì)算機(jī)是個(gè)吞金獸，超算的發(fā)展需要巨額資金。就日本而言，在技術(shù)和設(shè)備上，理化學(xué)研究所是做不出整機(jī)的，必須有企業(yè)合作才能發(fā)展；而富士通已沒(méi)有財(cái)力，必須依靠日本國(guó)家預(yù)算。有財(cái)力的只有日立公司，但其已退出超算領(lǐng)域，想要重新拾起，除非政府給與資金支持。另外，因需求不旺，據(jù)稱(chēng)“京”常處于“吃不飽”狀態(tài)。