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全球最快超算「富岳」创造者松冈聪:下一代超算再快100倍!

2021-01-12

日本的富岳超级计算机(Fugaku)去年6月在全球500强超级计算机排行榜上名列第一,这是大约9年来日本的首台排名榜首的超级计算机。与一些竞争对手不同的是,富岳超级计算机的创造目的不是为了超越数字基准。

相反,该项目的策划者、57岁的松冈聪(Satoshi Matsuoka)表示,该项目诞生于一种“应用优先的哲学”,意思是它的唯一目的是将其卓越的计算能力用于应对一些世界上最大的挑战,比如气候变化等。

作为理研计算科学中心的主任,松冈和他的团队为 Fugaku 设定了9个对社会有重要意义的应用领域,如医学、药理学、灾难预测和预防、环境可持续性和能源。

2010年前后,松冈开始领导研发团队开发下一代超级计算机。之后,富岳的前身 K computer每秒运算量超过1000万亿次,成为Top500基准测试中最快的超级计算机。

Fugaku 计划于2021年在神户的 Riken 设施正式推出,成为世界上第一台在原始计算速度、大数据处理、人工智能深度学习和实用模拟计算四大类别中均位居榜首的超级计算机,赢得了国际赞誉。它是由日本理研所和富士通公司联合开发的,耗资1300亿美元。

Top500基准测试中,Fugaku 每秒进行了超过442千万亿次的计算,这次测试计算的是机器的原始速度。这个速度比美国橡树岭国家实验室研发的世界第二超算Summit快了将近3倍。去年11月,富岳再次位居榜首。

这台超级计算机以富士山的别名来命名,自去年4月以来,它已经被用于与冠状病毒和全球天气模拟等有关的各种研究的实验性试验。

图:在过去的十年里,理研中心计算科学研究中心的主任 Satoshi Matsuoka 领导了世界上最快的超级计算机 Fugaku 的开发。

随着 K computer 2011年开始运行,松冈聪和一组超级计算机研究人员聚在一起,开始考虑 K 的继任者。但是,2009年,当上议院议员莲舫(Renho)批评将超过1000亿纳税人的钱用于购买K时,他问道,拥有世界第二大超级计算机有什么问题,使得下一代超级计算机的方向变得清晰起来: 当务之急是提高计算机的可用性,使其能够像处理任何标准计算机一样处理各种编程语言,而不是仅仅提高处理速度。

该项目的另一个重点是实现前所未有的能源效率水平。富士通 A64FX 微处理器的发明解决了这两个问题,该微处理器运行的程序与智能手机和个人电脑相同,同时功能比其前身强大20倍,但能源效率极高。在全功率时,富岳大约需要30兆瓦的电力。

松冈聪说,Fugaku 使用了大约16万台 A64FX 微处理器,超级计算机制造商克雷公司(Cray inc.)也在使用这种芯片(Cray inc. 是惠普企业公司(Hewlett Packard Enterprise co.)的子公司) ,这是有史以来日本的超级计算机芯片首次被美国的超级计算机制造商使用。

 

以下是媒体对于松冈聪的采访节选:

你在建造富岳时遇到了什么样的困难?

有许多困难。但是其中一个是在10年内,我们必须建造一个比 K 100倍的能源效率的东西。但是提高 CPU 的性能和功耗效率是非常困难的。一种可能性是像英特尔这样的公司在2020年左右设计出一个能够满足这一目标的 CPU,但是我们的预测很快告诉我们,情况可能不是这样,我们将远远达不到这一目标。因此,就像 K 一样,我们必须建立自己的处理器,在2020年,这种处理器将比最先进的 CPU 更快、更省电,同时还要兼容 PC 和智能手机。当然,这是一个巨大的挑战。

除了在太阳能和燃料电池方面寻求突破外,Fugaku 还有哪些应用将会有所贡献?

现在有很多气候模型,但没有一个是真正准确的,因为这就像试图预测未来50年或100年的天气一样。我们知道天气预报很难,只能提前两个星期预报。所以我们试图预测多年后的气候。这是非常非常困难的。对计算机的需求是无限的,但是像 fugku 这样的机器可以让你在考虑到二氧化碳排放的影响的情况下,更精确地了解气候变化。

你的下一个目标是创造另一台比富岳快100倍的超级计算机吗?

100倍将是极具挑战性的,但我们会进行尝试。走向 Fugaku 以外的下一代,从更根本的角度来看将更加困难,因为半导体技术进步的放缓,加上我们知道的许多其他物理限制。我们有一些想法来克服它们,但是我们仍然处在这个过程的早期。基础研究已经在进行中,但我们希望能够很快启动初始项目,也许明年或后年。

开发下一代超级计算机的时间框架是什么?

我们希望最早能在2028年或2029年实现下一个目标。对我们来说,2028年至少是开始生产这台机器的好时机,因此,也许在2029财年,我们会看到一台完整或部分的机器。当然,这个项目必须首先被接受。

通过使用 Fugaku,你想实现什么目标?

一旦超级计算机的进步停止,其他信息技术的进步也将停止,以至于社会的进步停滞不前。信息技术的不断进步对于保证社会的全面进步至关重要,而不仅仅是一台超级计算机的问题。我们如何推进高端计算将确保在未来几年社会的巨大进步。

(转载自:新智元)

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