中國該如何發展自主高性能計算

美國商務部近期發布公告，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升級的申請。據美國媒體報道，美國商務部于今年2月18日發布的一份通知稱，使用了兩款英特爾微處理器芯片的天河二號系統和早先的天河一號A系統“據信被用于核爆炸模擬”，因此4家位于中國的機構包括國家超級計算長沙、廣州、天津中心和國防科技大學因為從事實質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？中國應該如何來發展自主的高性能計算？

中國超級計算速度領先 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，另一方面也是擔心中國的超級計算機綜合實力會超過美國。中國計算機學會高性能計算專業委員會秘書長、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“四連冠“的原因，也有中美政治、經濟和科技較量的原因。

芯謀咨詢顧文軍認為，在超級計算機領域，美國、日本一直處于領先位置，中國屬于后者。在追趕中，當中國的發展速度太快，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連續四次奪得了冠軍。中國超級計算機在計算速度上的領先地位，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6次甚至8次奪冠的擔憂，所以天河二號成為了芯片禁售的對象。”“禁售從短期來看，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。

軟件和應用距是十年？

超級計算機是指當前時代運算速度最快的大容量大型計算機，是計算機領域的“珠穆朗瑪峰”，是解決國家經濟建設、社會發展、科學進步、國家安全和國防建設等領域一系列重大挑戰性問題的重要手段，已成為世界各國特別是大國爭奪的戰略制高點。正是因為它的戰略地位，世界各國都在部署和搶奪它的話語權，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先于全球呢？曙光總裁歷軍在之前關于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用的能力，即便是在系統技術的維度，計算速度也僅僅是其中一個方面，其穩定性和可用性都需要在應用中不斷磨合不斷實驗不斷提升。
清華大學計算機系高性能計算技術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，在硬件層面已經逐漸趕上了國際水平，但是在軟件方面仍非常弱，比如在應用方面，大規模并行應用開發非常少。

事實上，HPC的價值在于應用，必須要有與之相匹配的軟件與應用才能夠真正釋放HPC的價值。歷軍說，中國的超算中心普遍缺乏可持續發展的機制，由于缺乏穩定的運行經費，超級計算機大都開工不足，導致超算資源不能充分利用，難以實現超算資源的共享。另外我國超級計算應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，進口的并行應用軟件不僅價格高，而且在并行規模上受到限制，制約了我國高性能計算應用水平的提高。從人才的角度看，超級計算是學科交叉的典型領域，但是我國學科交叉協作尚未形成風氣，缺乏鼓勵學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，又掌握領域專門知識的人才的缺乏，成為我國高性能計算發展的瓶頸。

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，國家應該在未來投入HPC研制項目的經費上加大軟件和應用的預算比例，現在的預算比例為10%，未來應該增加到20%甚至是30%。我們不僅僅需要造出機器、造出系統，更要用好系統。

除了X86 國外芯片全在中國復活了？

歷軍認為，中國應該制定HPC產業發展的長期計劃，保證國家對HPC技術研發的長期持續投入、定制相關的標準，并對相關的產業發展給予政策優惠。目前我國HPC的研制仍然主要依靠國外的處理器和關鍵器件，在核心關鍵技術例如高性能處理器、高速互連、存儲器件、大規模并行算法等方面的基礎性研究積累不足，與世界先進水平相比仍然落后。所以這些方面需要著力發展。

張云泉介紹，此次美國政府禁運中國4家機構的芯片是英特爾研制生產的“至強”（XEON）芯片。“HPC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產業和芯片產業來說，都是一個利好，這將進一步促使中國芯片產業發展提速。”張云泉說。

中國必須要加快自主芯片產業發展。顧文軍說，近些日子，有人對中國政府的扶持政策產生了種種非議，一些保護主義的言論甚囂塵上，似乎我們國家應該開放國門，任半導體產業自由發展、自生自滅，才能體現“經濟自由主義”。但其實所有國家對半導體產業都是異常重視、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，國家正在加大發展芯片產業的推進力度。張云泉同時坦言，目前中國政府和產業界非常重視芯片產業的發展，現在中國正在研制的芯片類型也很多，已經出現“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過的芯片都開始在中國“復活”，中國應該盡快選出一兩個有前景且基礎好的芯片，集中力量進行長期的重點扶持，構建可持續發展的產業鏈和軟件生態系統。（本報記者 李佳師）

來源：中國電子報

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