日本最新超級計算機被正式命名為“富岳”（曾稱為“后京”）。這臺由日本理化學研究所和富士通公司聯(lián)合設計制造的超級計算機，運算速度超過目前日本最快計算機“京”的100—120倍，在2020年投入運行后，將爭取登上世界第一的寶座。

不過，世界第一的排名隨后可能就會被中美新的超級計算機趕超。雖然將要排名的世界第一可能是短暫的，但會給當權者爭了面子，給理化學研究所爭了地位，給富士通掙了銀子，最重要的是給日本國民爭來了自信。

科技日報記者近日就“富岳”超級計算機，以及超級計算機的未來發(fā)展等問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”超級計算機的設計和總裝，也是“數(shù)字退火”量子計算機的研發(fā)者之一。

“富岳”超算 性能超群

宋志毅介紹，理化學研究所將在8月30日停止供電，分步驟拆卸超級計算機“京”，同時開始組裝“富岳”。文部科學省為“富岳”投入了1100億日元，預計2020年開始運行。

“富岳”繼承和加強了“京”的構架，也繼承“京”的程序遺產，以保證高實用性。“京”目前主要應用包括：在天氣預報精度上，可以同時處理世界各地的氣溫、氣壓和風速，預測天氣下一步的變化；首次對汽車空氣阻力進行高精度模擬，節(jié)省了新車開發(fā)費用和時間；在科學研究方面，描繪地球暖化后的未來世界，解釋宇宙中物質誕生的機理，探索大災難發(fā)生時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、計算能力、使用簡便性都將是劃時代成果。“富岳”的運算能力超出“京”的100—120倍，耗電為30兆瓦—40兆瓦（“京”耗電為12.7兆瓦），并設計為適合深度學習等人工智能領域的廣泛應用。

世界競爭 日益激烈

超級計算機的國際競爭異常激烈。在資源探查和武器開發(fā)領域，是否擁有高速計算技術和能力對安全保障和產業(yè)影響巨大。

1990年代初期，個人計算機正式從16比特進化到32比特。64位精簡指令處理器（RISC）出現(xiàn)并應用于商用計算機領域。當時，超級計算機商業(yè)大戰(zhàn)正處于鼎盛時期，采用專用的矢量型處理器可以同時處理大量運算，美國處于領先地位。

隨后，由通用處理器組成的標量（并行處理）類型出現(xiàn)，超級計算機轉移到標量類型。注重矢量型超級計算機的是日本電氣股份有限公司（NEC），在每半年評比一次的超級計算機500強排名中，NEC和日本海洋研究開發(fā)機構開發(fā)的“地球模擬”超級計算機在2002年獲得世界第一，這一紀錄保持了兩年半之久。“地球模擬器”向世界展示了日本的實力。但自2004年被美國IBM奪回第一名之后，日本遠離了超級計算機性能排行榜的前幾名。由于超級計算機的開發(fā)投資龐大，所以被稱為吞金獸。

日本在超級計算機領域的再次輝煌是“京”時代。2011年，理化學研究所和富士通合作設計制造的超級計算機“京”又一次坐上了世界第一的寶座。超級計算機重新被定位為日本國家根本的基礎技術。

近幾年來，在超算第一名競爭中出現(xiàn)了中國身影。中國超算連續(xù)5年在競爭中排名第一。直到2018年11月，美國能源部所屬奧克里奇國家實驗室與IBM制造了“頂點”超級計算機，重新奪回了世界第一的位置。“頂點”旨在將“CPU+GPU”處理器組合起來，根據(jù)用途分擔擅長處理的“異構計算”。

另一個潮流是英國ARM方式處理器。該處理器也被認為是“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，美國公布了新型超級計算機“前沿”的開發(fā)計劃。“前沿”與“富岳”一樣，將應用在人工智能等領域，新一輪的超算競爭或許會在美日之間擦出新的火花。

接近極限 尋求突破

宋志毅認為，超級計算機以及支撐超級計算機系統(tǒng)的半導體技術已經接近目前基礎科學的終極。世界主要幾個國家正在研究遠超目前超級計算機運算速度的數(shù)字退火計算機以及未來的量子計算機；在半導體領域，目前半導體工藝上做得再精細，極限是1納米，而現(xiàn)在已做到了3納米?？茖W家正在努力尋找非半導體的下一個突破，而突破何時到來尚不可知。

宋志毅說，日本的超級計算機規(guī)劃更像是走一步看一步，也許說不定什么時候就冒出一個新技術，但太長遠的規(guī)劃趕不上形勢變化。超級計算機是個吞金獸，超算的發(fā)展需要巨額資金。就日本而言，在技術和設備上，理化學研究所是做不出整機的，必須有企業(yè)合作才能發(fā)展；而富士通已沒有財力，必須依靠日本國家預算。有財力的只有日立公司，但其已退出超算領域，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“京”常處于“吃不飽”狀態(tài)。