客觀日本

中美領跑超算開發,日本需要制定「後富嶽」戰略

2022年08月01日 資訊通訊

在5月份發佈的超級計算機(以下簡稱「超算」)計算速度世界排名中,美國橡樹嶺國家實驗室運行的「Frontier」登上榜首。中國也有多臺高性能超算在運行之中,國家投資開發的「官制超算」再次形成中美雙雄的局面。日本理化學研究所和富士通開發的「富嶽」排名退居第二,日本正面臨制定「後富嶽」策略的局面。

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Frontier的計算速度大幅超過富嶽(圖片引自HPE的新聞發佈資料)

Frontier的計算速度爲每秒110京次(京爲1萬億的1萬倍),比位居第二的富嶽(計算速度爲44.2京次)高出2.5倍。Frontier的特點是,相當於超算大腦的CPU(中央處理單元)和GPU(圖形處理器)使用了美國超微半導體公司(AMD)生產的尖端產品。美國慧與科技公司(HPE)主導了系統開發。

Frontier的實用性也很出色,在驅動人工智慧(AI)的性能排名中同樣高居榜首。在節能性能排名中,與Frontier整機相同配置的試驗機獲得了第一名,Frontier位居第二。

中美投入鉅額預算開發多款機型
美國 「Frontier」實施每秒110京次的計算速度,登上榜首。性能被認爲超過該機型的「EL Capitan」等也即將投入運行
中國 計算速度被認爲超過富嶽的「神威太湖之光」後續機型取得的成果獲得了戈登·貝爾獎。「天河3號」也已投入運行
日本 「富嶽」排名退至第二位,需要制定後富嶽戰略,官民進一步合作是關鍵

美國已投資超過50億美元(約合6800億日元),用於開發多款新一代超算。預計能源部旗下的研究所將開發每秒計算能力達到100京次以上的「EXA級」超算。

美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室計劃投放性能達到Frontier同等以充填水平的「El Capitan」。儘管美國英特爾的GPU開發進展緩慢,但阿貢國家實驗室仍計劃開發「極光(Aurora)」。HPE也將對開發提供支援。

中國的新銳機型未參加此次排名。在2016~2017年的排名中位居世界之首的超算「神威太湖之光」的後續機型取得的成果於2021年獲得了被稱爲超算領域諾貝爾獎的戈登·貝爾獎。據悉中國還在構建名爲「天河3號」的另一臺超算。築波大學計算科學研究中心主任樸泰祐表示:「這兩款機型都已經投入運行,峰值計算能力很可能超過富嶽。」

中美兩國憑藉鉅額預算接連推出了高性能超算。在日本從開發出上一代超算「京」到推出富嶽的這段時間裏,美國有3臺、中國有2臺超算登上了排行榜首。日本能分配給超算的預算有限,該如何制定後富嶽戰略受到關注。

相當於富嶽大腦的處理器是由富士通從零獨自開發的。這也是富嶽從開始開發到正式運行花了7年時間的終極因數之一。從全球來看,AMD、英特爾及美國英偉達都在爭相開發處理器,整合這些海外技術對快速開發日本的超算至關重要。

另一方面,處理器對培育半導體設計資產方面也有很大的作用,退出開發存在經濟安全風險。築波大學的樸泰祐指出了保持平衡的重要性:「在主要以日本國產技術爲中心進行構建的同時,還應部分引進海外技術」。

日本國内正以富嶽爲頂點將各大學的超算連接成網路,但還需要根據用途的擴大等重新考慮運行形態。透過將旗艦機型分散到多處,並與量子電腦等聯動,可以構建更加靈活的平台。

爲了後富嶽時代的開發被社會廣泛接受,還需要「易於理解的成果」。目前,富嶽的使用實際上僅限於科學研究用途,不能用於商業用途這一點妨礙了成果的視覺化。

日本企業開發大型超算的行動有限,但也有像AI初創企業Preferred Networks(PFN,東京千代田區)那樣開發高節能自主晶片和超算的企業。爲充分利用這種產業界的力量,後富嶽時代不能缺乏官民合作的視角。

日文:大越優樹、《日經產業新聞》,2022/7/13
中文:JST客觀日本編輯部