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为“跑分”而生的中国超级计算机

 数据分析师
发布于 2015/02/04 16:58
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有媒体报道,曾于2010年斩获“世界最快的计算机”的天河一号超级计算机闲置近1年,成烂尾工程,引发网友热议。事实上,不管是“天河一号”,还是各项性能超越了前者的“天河二号”,中国超级计算机除了绝对速度问鼎全球之巅,在效率、和实用性上都难以令人满意。


六十秒读懂专题:在“争夺世界第一关乎国家核心利益”理念下,中国“天河们”从开始就追求“登上世界之巅”,而非实实在在投入实用。不仅造价高昂、维护成本巨大,还缺乏相应的应用软件。此外,中国超级计算机对工业研究、生产、经济增长带动力较弱,应用程度远低于美国等发达国家。


在中国,研制超级计算机是重要的政治任务,“要发展我们自己的计算机!我们起步晚,但也要超英赶美”,争夺世界第一关乎“国家核心利益”而非市场需求


“要发展我们自己的计算机!我们起步晚,但也要超英赶美!”为推动超级计算的发展,除老牌的上海超级计算中心和中科院超级计算中心,中国先后在天津、深圳、济南、长沙、广州等地筹建了5家国家级超级计算中心,并于2009年首次以“天河一号”在全球超级计算机Top500榜单上夺魁。但超算并不是普适型的,投入运营的前提是市场需求与超算实力相匹配。国外的超级计算机项目正是基于市场需求,承建商为靠迎合市场需求盈利的商业公司,如“泰坦”由克雷公司承建、“红杉”大数据是IBM研制,“京”则是富士通与日本理化学研究所共同开发,“Stampede”由戴尔研制。中国“天河”系列的承建商是直属中央军委的国防科技大学,在“争夺超级计算机世界第一关乎国家核心利益”理念下,研制超级计算机是其重要的政治任务,而非满足市场、客户的需要。


“泰坦”是美国橡树岭国家实验室为研究能源替代技术而立项,“京”为日本理化研究海啸预防服务,而中国“天河”作为国家科技部“高效能计算机研制”重大项目被研制


从上世纪60年代出现到现在,世界上绝大数超级计算机都是归在具体的研究所/实验室名下,为了满足具体的研究需求而被研制出来。以2013年全球超级计算机Top500榜单前五名为例,“泰坦”属美国橡树岭国家实验室,主要用于能源替代技术和气候变化;“京”效力日本理化研究所,主要用于海啸的预防;美国劳伦斯-利弗莫尔国家实验室的“红杉”则为延长核武器的寿命存在;“米拉”效力美国阿尔贡国家实验室,帮助涉及能源生产和存储的化学现象进行数值模拟。而中国的“天河二号”则由中国中央军委属下的国防科技大学立项,作为国家科技部863计划信息技术领域“高效能计算机研制”重大项目被研制出来。


“天河”超级计算机只是“理论上最快”,称霸Top500的“天河二号”在考量实用性为主的Graph500榜单只名列第六,美国“红杉”获第一


自2009年“天河一号”首次在全球超级计算机Top500榜单上夺魁。此后,“天河”系列四次问鼎Top500榜单。这被部分媒体解读为中国在重大科技领域实力与美国PK的一个标志,《华尔街日报》上一篇题为《中国研制超级计算机令美国不安》更是让国人自豪不已。然而,Linpack基准测试是通过测量短时间内进行真实科学计算的能力,来正式衡量世界最快超级计算机的运行速度。通常最重要的指标是计算机维持这种计算性能的能力。德国举行的2013世界超算大会除了公布Top500榜单外,还公布了更侧重于实际应用,代表着超级计算机对大数据的吞吐和处理能力Graph500,称霸Top500的天河二号只名列第六,美国Sequoia(红杉)虽在Top500中不及天河,却稳坐Graph500效能榜第一位。


“天河二号”造价25亿,不计其他维护成本,每日电费最少40万,高速却不划算,不符合如今超级计算机的发展趋势


计算能力并不是衡量超级计算机的唯一重要标准,在超算领域还有一个评价效能的榜单的Green500,比较哪些超级计算机“最划算”。在该榜单上,意大利CINECA国家超算中心的Eurora位于榜首(在Top500中它排在第467位),每瓦运算能力为3.208gigaflops。美国田纳西大学的Beacon第三,每瓦运算能力2.45 gigaflops。“天河二号”每瓦运算能力为1.9gigaflops,排行在第31位。“天河二号”造价25亿人民币,进驻广州超算中心后,其最高耗电将达17.8兆瓦,相当于大学城5所高校耗电的总和。电费为每日40万人民币至60万人民币之间。而这笔电费最终由用户承担。


软件研究投入高、收益慢,中国超级计算机发展重硬件轻软件。“天河二号”的一些用户甚至需要十年时间来编写必要的代码


除了高昂的造价、维护成本,缺乏软件也是掣肘中国超级计算机发展的重要因素。美国在计算机发展战略中,软件研究投资金额达到总投资的60%以上。一个生产型软件,需要几十位研究人员同步开展工作,代价很高。这类研究,因投入高、短期难见效益,在国内鲜有科研机构进行。 以“天河二号”为例,其一直被用于铁路设计、地震模拟、天体物理学及基因研究。不过迄今投资主要用于硬件开发,客户必须自己编写程序才能使用。一些用户或需要多年甚至十年时间来编写必要的代码。中国科学院计算机网络信息中心副主任迟学斌表示,“天河二号”就运算能力来说处于世界前沿,但功能仍远落后于美国和日本的超级计算机。


民用和商用领域,“天河二号”主要用户是互联网服务提供商,分布单一,而美国超级计算机用户分布非常广泛,涵盖能源,汽车,互联网服务提供商等


虽然超级计算机最初是为科学工程服务,但民用和商用领域的使用情况也是衡量超级计算机实力的重要指标,毕竟来自市场的需求才能不断地推动超级计算机前进。“天河一号”长沙超级计算机中心闲置近一年,“天河二号”服务全球范围内的120家客户,查看国家类别统计,主要用户是互联网服务提供商,而美国的情况截然不同,它的超级计算机用户分布非常广泛,有能源,汽车,ISP,地理科学等等,IBM的超级计算机“沃森”曾经参加了知识问答节目并战胜人类,它还被送入大学深造以磨练“学习能力”,被花旗银行和医疗机构“雇佣”帮助金融决策和诊断。IBM的“蓝色基因”超级计算机在欧盟十亿欧元的巨资资助下正在尝试复制人类意识。

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