北京時(shí)間10月30日消息，一種新型的全球軍備競(jìng)賽正在拉開帷幕，而這一次的競(jìng)賽是以千萬(wàn)億次(petaflop)為計(jì)算單位的。
美國(guó)能源部的超計(jì)算機(jī)泰坦(Titan)周一正式上線，該部對(duì)這臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行了升級(jí)，很可能將使其成為這個(gè)星球上速度最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)。泰坦擁有每秒鐘20千萬(wàn)億次的計(jì)算能力，比美國(guó)能源部的另一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)紅杉(Sequoia)高出4千萬(wàn)億次，后者自今年6月份以來(lái)一直都在全球超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜中占據(jù)首位。正式的全球速度最快超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)名單將在下個(gè)月公布。
在過去三年時(shí)間里，美國(guó)在計(jì)算世界中的領(lǐng)地一直都在被日本、中國(guó)和德國(guó)瓜分，但現(xiàn)在美國(guó)正在重新?lián)尰佚堫^位置。這不只是一種榮譽(yù)勛章，同時(shí)對(duì)于國(guó)家安全和美國(guó)的經(jīng)濟(jì)生存能力來(lái)說也是至關(guān)重要的。泰坦將可幫助美國(guó)科學(xué)家在氣候變化、生物燃料、核能、新材料及其他關(guān)鍵領(lǐng)域中占據(jù)研究先驅(qū)地位，這將有助于他們創(chuàng)造新一波的汽車電池、柳枝稷乙醇和改進(jìn)后的天氣預(yù)測(cè)工具等產(chǎn)品。
在美國(guó)能源部下屬的橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Oak Ridge National Laboratory)中，由全球超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)軍企業(yè)Cray公司所生產(chǎn)的泰坦已經(jīng)進(jìn)行了一次重大的升級(jí)，這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)原名為美洲虎(Jaguar)。
與美洲虎相比，泰坦用AMD生產(chǎn)的299008個(gè)速度更快的中央處理器(CPU)取代了前者的224256個(gè)中央處理器，此外還配備了由Nvidia生產(chǎn)的18688個(gè)圖形處理器來(lái)作為中央處理器的加速器，這就是為何泰坦配備的中央處理器數(shù)量?jī)H比美洲虎多三分之一，而且計(jì)算節(jié)點(diǎn)和機(jī)柜數(shù)量與美洲虎相同，但計(jì)算能力卻相當(dāng)于前者十倍的原因所在。
更重要的是，泰坦的處理器比美國(guó)能源部此前使用的超級(jí)計(jì)算機(jī)的節(jié)能性要高出五倍。
在最大化運(yùn)算速度的競(jìng)賽中，功率束縛(Power constraint)是最大的挑戰(zhàn)。美洲虎的計(jì)算能力僅為每秒鐘2.3千萬(wàn)億次，但其功耗卻高達(dá)7兆瓦，相當(dāng)于7000個(gè)家庭的用電量。去年，美洲虎單是用電量這一項(xiàng)的成本就達(dá)到了700萬(wàn)美元。如果泰坦與美洲虎相比僅僅是增加了中央處理器的數(shù)量，而沒有配備圖形處理器，那么這臺(tái)每秒鐘計(jì)算能力達(dá)20千萬(wàn)億次的超級(jí)計(jì)算機(jī)的功耗將會(huì)達(dá)到60兆瓦，每年單是用電量這項(xiàng)成本就會(huì)達(dá)到6000萬(wàn)美元，這原本將意味著Cray無(wú)法與美國(guó)能源部達(dá)成生產(chǎn)這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)的協(xié)議。
橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室稱，泰坦的電力成本僅比美洲虎略高一些。該實(shí)驗(yàn)室分管計(jì)算與計(jì)算科學(xué)的實(shí)驗(yàn)室副主任杰夫·尼克爾斯(Jeff Nichols)稱，泰坦的設(shè)計(jì)是朝著降低我們‘碳足跡’而采取的負(fù)責(zé)任的一個(gè)步驟。
泰坦所使用的圖形處理器并不特殊，實(shí)際上這些圖形處理器與高端個(gè)人電腦中所使用的硬件一般無(wú)二，是個(gè)人電腦游戲發(fā)燒友的最愛。這并非游戲第一次幫助超級(jí)計(jì)算取得了發(fā)展——在洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Los Alamos National Laboratory)中，IBM的RoadRunner超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)行的處理器也與索尼PlayStation 3使用的處理器是相同的。
開發(fā)高性能的計(jì)算處理器會(huì)耗費(fèi)數(shù)十億美元的資金，而且沒辦法收回。Nvidia的首席技術(shù)官史蒂夫·斯科特(Steve Scott)說道。如果沒有個(gè)人消費(fèi)者業(yè)務(wù)作為支持，那么我們是無(wú)法做到現(xiàn)在正在做的事情的。
那么，在開發(fā)出擁有新的運(yùn)算速度和功率的泰坦以后，美國(guó)能源部計(jì)劃用這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)做些什么呢?橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的計(jì)劃是，繼續(xù)集中致力于目前使用這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)從事的40個(gè)項(xiàng)目，不過每個(gè)項(xiàng)目所獲得的CPU時(shí)間不再以千萬(wàn)為計(jì)量單位，而是以億為單位，這將有助于研究人員加快其取得突破的進(jìn)程。不過，研究人員想要獲得更快的速度只是個(gè)時(shí)間的問題。到2016年，美國(guó)能源部將對(duì)泰坦進(jìn)行升級(jí)，希望將其后繼者的運(yùn)算速度提高至每秒鐘200千萬(wàn)億次，也就是相當(dāng)于泰坦的十倍。
需求是永無(wú)止境的。斯科特說道。一旦我們處在百億億次(exaflop)的邊緣，那么科學(xué)家就會(huì)開始討論他們對(duì)十萬(wàn)億億次(zettaflop)的需求。
數(shù)字化要一盤棋更要各自為戰(zhàn)
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