布局Z级超算 瞄准超智融合 重回世界第一，中国超算未来怎么走

前沿科技工作室

近日在德国汉堡举行的第41届国际超算大会上，新公布的全球超级计算机TOP500榜单显示，首次入榜的中国超算“灵晟”位列榜首。这是自2017年“神威·太湖之光”以后，时隔9年我国超算再次排名全球第一。“灵晟”何以领先其他超算登顶榜单？中国超算重获世界冠军有何重要意义？未来又将如何发展？《环球时报》记者就此采访了多名业内专家。

“灵晟”夺冠的秘诀

“灵晟”超级计算机部署在国家超算深圳中心，持续双精度浮点性能达2.19EFlops（衡量算力规模的性能单位），即每秒可执行219亿亿次浮点运算，是世界上首个持续性能超200亿亿次（即2EFlops）的超算系统。

这么快的运算速度意味着什么？“灵晟”超算系统总设计师、国家超算深圳中心主任卢宇彤用一个比喻来说明：“按照每人每秒完成一次简单计算来估算，‘灵晟’一秒钟完成的计算量，大约相当于全球70亿人连续计算近10年。”

它的性能不止于计算速度快，更在于采用了非常有特色的架构——首创Online Acceleration的全CPU架构，打破传统CPU+GPU异构架构壁垒。

全国政协委员、中国计算机学会高性能计算专委会副主任张云泉对《环球时报》记者表示，中国超算之前曾公开过多种技术路线，其中包括异构众核、CPU+GPU等，“灵晟”延续了“神威·太湖之光”的众核路线，只不过是采用了同构众核。这种众核处理器的好处是特别适合于进行科学计算的运行，用户用起来难度会降低，移植起来的成本也会降低。

张云泉认为，总体来看，“灵晟”这类超算主要面向科学计算任务，并在一定程度上结合人工智能（AI）应用，但它与当前主流的大模型训练与推理系统（尤其是以GPU为核心的体系）并不完全相同，本质上仍然更偏向传统意义上的超算系统。

卢宇彤认为，“灵晟”登顶是中国超算发展历程中的一个重要里程碑。“这标志着我国高性能计算在核心芯片、高速互连、系统软件、绿色节能以及应用协同等关键环节形成了系统性创新能力。”

中国超算为何9年后重登榜首

2013年至2017年，我国凭借“天河二号”“神威·太湖之光”两大超算系统，在全球超算TOP500榜单（每年6月和11月各更新一次）中斩获十连冠。此后多年，中国超算团队聚焦核心技术自主可控，深耕技术迭代与算力应用落地，接连攻克一系列“卡脖子”技术难题。

张云泉表示，“灵晟”夺得世界冠军的意义在于，中国超算的研制在蛰伏了多年之后，再一次参加TOP500排行榜。此举向世界释放的信号是，中国有能力研发出自主可控的超算系统，而且是世界冠军级别。之前几年之所以不参加排名，并非没有合适的超算可以参加，主要是基于以下几个考虑：一是要保护核心参数，避免被一些国家针对性制裁；二是要等待国产半导体供应链发展成熟，能够完全独立自主地进行研制；三是我国之前已经拿过11次世界冠军，包括十连冠，所以中国超算研制机构对于争取超算世界冠军的心态更加成熟了。

在本次榜单上，美国超算“酋长岩”（El Capitan）、“前沿”（Frontier）、“极光”（Aurora）三台E级超算（每秒百亿亿次级别计算）分列第二三四位，德国“木星助推器”（JUPITER Booster）位列第五，前十位中半数为E级超算系统。

卢宇彤表示：“中国超算现在已经从跟跑、并跑，进入到超智融合架构创新阶段，把算力优势转化为科学发现、工程突破和产业创新的生产力。”

谈及全球高性能计算竞争格局，卢宇彤说，当前，美国、欧洲、日本都在围绕E级计算、AI和科学智能加快布局。中国超算经过多年发展，已经具备完整的系统研制和应用支撑能力。“灵晟”登顶说明，中国超算能够达到世界最高性能水平，也能引领面向AI时代的新型计算架构。中国超算在不断扩大算力规模的同时，迈向服务科学发现、工程创新和AI融合发展的新阶段。

中国超算未来要走自己的路

“灵晟”夺冠之后，将会如何进一步发展？卢宇彤表示，“灵晟”登顶是阶段性成功，也是新的起点。团队接下来将进一步完善“灵晟”的超智融合多领域应用软件和服务环境，构建国产超算软件生态和应用生态，让系统充分发挥应用效益。“未来十年，超算仍然是国家科技竞争和产业创新的重要底座。”卢宇彤说，“只有把关键技术掌握在自己手里，才能真正支撑面向未来的科学计算和AI发展。”

谈到全球超算未来的发展方向，张云泉表示，从大的发展趋势来看，全球超算的下一个里程碑应该是运算速度达到1000EFlops的超算，也就是Z级超算。但目前世界各国都还没有公布自己的研制计划。据业内专家分析，即使是采用最好的技术，全球Z级超算最早的研制成功时间也要到2035年。所以对标下一个里程碑，就要看全球超算大国谁能率先突破。近期一个观察点是哪国能率先实现10EFlops的双精度浮点超算。

也有业内专家认为，其实采用现有技术，完全可以堆出10EFlops级别的超算，甚至更高级别的超算。但关键问题是超算需要考虑运营成本，因此全球超算业界对这种顶级超算的功耗有一定限制，希望将功耗限制在50兆瓦以内来实现相关运算目标，而这是目前最难做到的一点。

张云泉分析称，未来超智融合也是一个大的发展方向。大模型时代的AI超算发展很快，已经可以达到一个系统集成几十万张卡的算力，能够实现几十EFlops的混合精度性能。这是因为相比聚焦科学计算任务的传统超算，智能超算可以实现更高的经济效益，所以为了追求更高的算力，就取消了对其功耗的限制。

在第41届国际超算大会上，超智融合也是与会专家讨论最多的话题之一。熟悉情况的一名业内专家告诉《环球时报》记者，传统超算用于解决科学模型，追求高精度的确定性求解；而AI大模型驱动的智算追求中低精度的大规模并行。按照以往的思路，两者用不同的硬件、不同的软件，服务不同的用户群体。但如今超算和智算的融合趋势，使得全球超算的下一步发展面临艰难的选择：是等硬件突破、发展性能覆盖从高精度科学计算到低精度推理等所有场景的“全能芯片”，还是靠架构创新和调度优化，让不同制程、不同精度的算力协同起来，把现有资源用出最大价值。专家表示，中国选择的是第二条道路，这也就意味着需要将计算芯片的算力、高速存储和网络互连能力结合起来，充分发挥出它们的最大性能，并稳定运行，才能实现大规模AI算力集群的高效协同。

值得注意的是，第41届国际超算大会发布的最新IO500榜单中，中国国家超算互联网多家算力中心所使用的ParaStor F9000分布式全闪存储系统，在生产型全节点和10节点两大榜单中同时位列全球性能第一，为我国构建AI时代高性能算力体系奠定了坚实存力自信。▲