中國該如何發(fā)展自主高性能計算

　　美國商務(wù)部近期發(fā)布公告，決定拒絕英特爾公司向中國的國家超級計算廣州中心出售“至強”(XEON)芯片用于天河二號系統(tǒng)升級的申請。據(jù)美國媒體報道，美國商務(wù)部于今年2月18日發(fā)布的一份通知稱，使用了兩款英特爾微處理器芯片的天河二號系統(tǒng)和早先的天河一號A系統(tǒng)“據(jù)信被用于核爆炸模擬”，因此4家位于中國的機構(gòu)包括國家超級計算長沙、廣州、天津中心和國防科技大學(xué)因為從事實質(zhì)上危害美國國家安全和外交利益的活動被列入出口管制名單。美國為何突然對中國超級計算機(簡稱HPC)使用的芯片實行禁運?禁運對我國超級計算機升級意味著什么?中國應(yīng)該如何來發(fā)展自主的高性能計算?

　　中國超級計算速度領(lǐng)先

　　引起海外霸主不安

　　有不愿意透露姓名的專家分析稱，天河二號“被用于核爆炸模擬”只是美國的借口，更多原因是一方面出于政治的需要，另一方面也是擔(dān)心中國的超級計算機綜合實力會超過美國。中國計算機學(xué)會高性能計算專業(yè)委員會秘書長、中科院計算所研究員張云泉在接受《中國電子報》記者采訪時表示，無論是出于安全或是保密的角度來看，天河二號都不可能直接用于核爆炸模擬，所以這個理由更多的是一種莫須有的借口，真正的理由既有天河二號連續(xù)“四連冠“的原因，也有中美政治、經(jīng)濟和科技較量的原因。

　　芯謀咨詢顧文軍認為，在超級計算機領(lǐng)域，美國、日本一直處于領(lǐng)先位置，中國屬于后者。在追趕中，當(dāng)中國的發(fā)展速度太快，開始冒出苗頭威脅到海外霸主的時候，海外“有形的手”就開始指揮整個局面了。

　　畢竟在世界超級計算大會上，中國的天河二號已經(jīng)連續(xù)四次奪得了冠軍。中國超級計算機在計算速度上的領(lǐng)先地位，讓一直位居冠軍位置多年的歐美日等有了一些不安。2014年11月，在美國新奧爾良市召開的世界超級計算機大會上，天河二號在國際TOP500組織首次正式發(fā)布的超級計算機高性能測試排行榜上，位居世界第一。此前，由該組織發(fā)布的第44屆世界超級計算機500強排行榜中，天河二號以峰值計算速度達每秒5.49億億次、持續(xù)計算速度達每秒3.39億億次位居榜首，獲得“四連冠”。

　　“或許是出于對于天河二號升級后可能連續(xù)6次甚至8次奪冠的擔(dān)憂，所以天河二號成為了芯片禁售的對象?！薄敖蹚亩唐趤砜?，會對天河二號今年原定將性能升級一倍達到110千萬億次每秒的計劃造成一定的影響，畢竟更換芯片，天河二號需要重新尋找新的芯片替代方案，這需要一些時間。”張云泉說。

　　軟件和應(yīng)用

　　差距是十年?

　　超級計算機是指當(dāng)前時代運算速度最快的大容量大型計算機，是計算機領(lǐng)域的“珠穆朗瑪峰”，是解決國家經(jīng)濟建設(shè)、社會發(fā)展、科學(xué)進步、國家安全和國防建設(shè)等領(lǐng)域一系列重大挑戰(zhàn)性問題的重要手段，已成為世界各國特別是大國爭奪的戰(zhàn)略制高點。正是因為它的戰(zhàn)略地位，世界各國都在部署和搶奪它的話語權(quán)，從目前全球超級計算機排名前十位來看，除了中國、日本、瑞士和德國各占一席外，美國占據(jù)其余6席。

　　但在世界超級計算機500強排行中奪冠是否就意味著中國的超級計算綜合實力真正領(lǐng)先于全球呢?曙光總裁歷軍在之前關(guān)于HPC的采訪中表示，事實上超級計算的綜合實力，既包含了軟件的能力也包含了應(yīng)用的能力，即便是在系統(tǒng)技術(shù)的維度，計算速度也僅僅是其中一個方面，其穩(wěn)定性和可用性都需要在應(yīng)用中不斷磨合不斷實驗不斷提升。

　　清華大學(xué)計算機系高性能計算技術(shù)研究所陳文光教授在接受記者采訪時曾表示，中國高性能計算在研制和建造方面取得了巨大的進步，在硬件層面已經(jīng)逐漸趕上了國際水平，但是在軟件方面仍非常弱，比如在應(yīng)用方面，大規(guī)模并行應(yīng)用開發(fā)非常少。

　　事實上，HPC的價值在于應(yīng)用，必須要有與之相匹配的軟件與應(yīng)用才能夠真正釋放HPC的價值。歷軍說，中國的超算中心普遍缺乏可持續(xù)發(fā)展的機制，由于缺乏穩(wěn)定的運行經(jīng)費，超級計算機大都開工不足，導(dǎo)致超算資源不能充分利用，難以實現(xiàn)超算資源的共享。另外我國超級計算應(yīng)用的水平和普及程度與美國、歐盟、日本等相比差距很大。大型計算軟件基本依賴進口，進口的并行應(yīng)用軟件不僅價格高，而且在并行規(guī)模上受到限制，制約了我國高性能計算應(yīng)用水平的提高。從人才的角度看，超級計算是學(xué)科交叉的典型領(lǐng)域，但是我國學(xué)科交叉協(xié)作尚未形成風(fēng)氣，缺乏鼓勵學(xué)科交叉合作的具體機制和組織保障。高水平人才，特別是既懂信息技術(shù)，又掌握領(lǐng)域?qū)ｉT知識的人才的缺乏，成為我國高性能計算發(fā)展的瓶頸。

　　張云泉明確表示，中國與美國在高性能計算整體實力上不是一二年而是10年量級的差距。要解決這樣的差異，國家應(yīng)該在未來投入HPC研制項目的經(jīng)費上加大軟件和應(yīng)用的預(yù)算比例，現(xiàn)在的預(yù)算比例為10%，未來應(yīng)該增加到20%甚至是30%。我們不僅僅需要造出機器、造出系統(tǒng)，更要用好系統(tǒng)。

　　除了X86

　　國外芯片全在中國復(fù)活了?

　　歷軍認為，中國應(yīng)該制定HPC產(chǎn)業(yè)發(fā)展的長期計劃，保證國家對HPC技術(shù)研發(fā)的長期持續(xù)投入、定制相關(guān)的標準，并對相關(guān)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展給予政策優(yōu)惠。目前我國HPC的研制仍然主要依靠國外的處理器和關(guān)鍵器件，在核心關(guān)鍵技術(shù)例如高性能處理器、高速互連、存儲器件、大規(guī)模并行算法等方面的基礎(chǔ)性研究積累不足，與世界先進水平相比仍然落后。所以這些方面需要著力發(fā)展。

　　張云泉介紹，此次美國政府禁運中國4家機構(gòu)的芯片是英特爾研制生產(chǎn)的“至強”(XEON)芯片?！癏PC芯片禁售令的出臺，短期對于中國HPC來說有影響，但長期來看對于中國的HPC產(chǎn)業(yè)和芯片產(chǎn)業(yè)來說，都是一個利好，這將進一步促使中國芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展提速?！睆堅迫f。

　　中國必須要加快自主芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展。顧文軍說，近些日子，有人對中國政府的扶持政策產(chǎn)生了種種非議，一些保護主義的言論甚囂塵上，似乎我們國家應(yīng)該開放國門，任半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)自由發(fā)展、自生自滅，才能體現(xiàn)“經(jīng)濟自由主義”。但其實所有國家對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)都是異常重視、特殊對待、著力扶持的。

　　不僅僅是因為HPC，在自主可控的需求下，國家正在加大發(fā)展芯片產(chǎn)業(yè)的推進力度。張云泉同時坦言，目前中國政府和產(chǎn)業(yè)界非常重視芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)在中國正在研制的芯片類型也很多，已經(jīng)出現(xiàn)“一哄而上”的跡象了。國外的芯片家族中，除了X86芯片，幾乎所有在美國出現(xiàn)過的芯片都開始在中國“復(fù)活”，中國應(yīng)該盡快選出一兩個有前景且基礎(chǔ)好的芯片，集中力量進行長期的重點扶持，構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)鏈和軟件生態(tài)系統(tǒng)。