原標(biāo)題：超級計算機(jī)的10大主要參與者

　　人類總是有建造大的東西。歷史上到處都是長城、金字塔和體育館的遺跡，每一個都促使工程師們想象下一個大步。現(xiàn)在我們有像哈利法塔這樣的建筑，其高聳的高度為2，716.5英尺或828米，證明了我們的競爭和創(chuàng)造力。無論我們走多高，總有一些建筑師在悄悄地為下一件大事制定計劃。

　　世界也是如此 計算機(jī)科學(xué)，除了越高等于更小，越冷意味著更快。這個行業(yè)使得建造世界上最高建筑的步伐看起來完全是冰川。感謝兩年一度的 Top500 超級計算機(jī)列表 由Hans Meuer，Erich Strohmaier，Horst Simon和Jack Dongarra精心編制，我們可以看到該行業(yè)的發(fā)展速度有多快。2012年前三名將幸運(yùn)地在兩年內(nèi)占據(jù)前20名之一。

　　超級計算機(jī)(或高性能計算機(jī)，對于那些指出“超級”是一個相對術(shù)語的人)的處理能力被評為 失敗，簡稱 每秒浮點(diǎn)操作數(shù).一個 浮點(diǎn)運(yùn)算 基本上是使用小數(shù)的計算，因此 flops 是每秒可以執(zhí)行多少個這些操作的度量。頂級超級計算機(jī)的衡量標(biāo)準(zhǔn) 佩塔弗洛普斯 (1，000，000，000，000，000，或1千萬億次，翻牌)。第一個突破10 petaflop障礙的系統(tǒng)是2012年初日本的K Computer。到那個夏天，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的紅杉運(yùn)行得更快。是的，競爭進(jìn)展得如此之快。

　　盡管頂級席位不斷變化，但主要的超級計算地點(diǎn)通常是美國、日本和歐洲。中國也帶著成為領(lǐng)導(dǎo)者的雄心壯志嶄露頭角。在本文中，我們將介紹 10 個破壞超級計算屋頂?shù)恼军c(diǎn)。它們上榜有兩個原因：petaflops的總數(shù)及其對超級計算世界的影響。大多數(shù)人都是長期的領(lǐng)導(dǎo)者，但你也會看到一些新來的人已經(jīng)動搖了這個機(jī)構(gòu)。首先是航天局。

　　10： NASA高級超級計算部(美國)

　　哦，是的。2008年12月11日，美國宇航局的昴星團(tuán)剪彩工作人員準(zhǔn)備慶祝。

　　照片由 美國宇航局艾姆斯研究中心你知道這些技術(shù)奇跡中到底有什么能力嗎?美國宇航局艾姆斯研究中心的高級超級計算(NAS)部門很樂意解釋。畢竟 昴 是一些最酷的外星計算項目背后的超級計算機(jī)。

　　美國宇航局開普勒科學(xué)運(yùn)營中心的天文學(xué)家正在使用昴星團(tuán)搜索 星系 對于其他類地行星。多虧了昴星團(tuán)，研究小組發(fā)現(xiàn)了一顆圍繞兩顆恒星運(yùn)行的行星，稱為 環(huán)雙星行星，2011年。幾個月后，他們發(fā)現(xiàn)了更多 多星行星，建立了一類全新的行星系統(tǒng)[來源： 鄧巴].

　　當(dāng)昴宿星團(tuán)不忙于尋找新的恒星系統(tǒng)或揭示使颶風(fēng)起作用的力量時，它正在運(yùn)行模擬以了解大爆炸后星系是如何形成的。是的，SGI系統(tǒng)可以運(yùn)行計算整個星系所需的數(shù)學(xué)運(yùn)算，這要?dú)w功于它 1.24-petaflop 性能 [來源： 鄧巴].

　　看看孩子們，這就是你超級計算的方式。這一切都是關(guān)于大處著眼——有時是天文數(shù)字般的大。

　　9：深圳國家超級計算中心(中國)

　　為韓國科學(xué)技術(shù)信息研究所的一臺超級計算機(jī)配備人員

　　鐘成俊/蓋蒂圖片社而與高性能一起工作的人 計算機(jī) 人們傾向于說機(jī)器的存在是為了促進(jìn)科學(xué)的發(fā)展，事實仍然是，作為超級計算機(jī)領(lǐng)域的參與者，為東道國提供了一定程度的地位。沒有其他國家計劃比這更好的例子了 中國.

　　就像今天中國幾乎所有其他大事一樣，如果你把日歷往前推幾年，你會發(fā)現(xiàn)深圳國家超級計算中心的蹤跡。連同其在天津的姊妹工廠(見5號)，深圳的 星云 計算機(jī)在2010年以第二名的位置爆炸，之前在該領(lǐng)域沒有歷史。一個突然到來的人 1.27-叮叮當(dāng)當(dāng) 中國的計算機(jī)改變了世界其他地區(qū)歷史悠久的實驗室的游戲規(guī)則。在2000年代初期，中國人希望成為這一領(lǐng)域的主導(dǎo)力量，大約十年后，他們實際上從零變成了英雄。

　　Nebulae(由中國供應(yīng)商Dawning制造)可以說自首次亮相以來并沒有取得太大突破。資金承擔(dān)了部分責(zé)任。由于地方政府為計算機(jī)支付了大部分費(fèi)用(耗資超過10億美元)，他們在Nebulae將從事哪些項目方面有很大的發(fā)言權(quán)。該系統(tǒng)最初旨在為天體物理學(xué)家計算，但實際上它花費(fèi)了大量時間開發(fā)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)項目，例如航空航天工業(yè)的進(jìn)步，改進(jìn)的天氣預(yù)報，甚至開發(fā)動畫電影[來源： 戴維斯].對于世界頂級超級計算機(jī)之一來說，這是一項令人羞愧的工作——有點(diǎn)像聘請斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)擔(dān)任研究保留員，但讓他輔導(dǎo)你的青少年代數(shù)。

　　8：尤利希超級計算中心(德國)

　　說到這里 超級計算，Jülich超級計算中心的運(yùn)作原則與電話簿中的每個雜工一樣“沒有工作太大或太小”。2012年6月，該中心以第8名的成績進(jìn)入500強(qiáng)榜單 朱皇后其 1.38-petaflop IBM Blue Gene/Q(你會在這個列表中看到很多 Blue Gene 超級計算系統(tǒng))。它補(bǔ)充了Blue Gene/P的JuGene(它在2009年進(jìn)行了升級，使其成為歐洲第一臺petaflop計算機(jī))和JuRopa，一個基于Sun的系統(tǒng)。

　　憑借所有這些力量，Jülich已成為許多迷人學(xué)科的計算和研究模擬中心：量子系統(tǒng)，氣候科學(xué)，等離子體物理學(xué)，生物學(xué)，分子系統(tǒng)以及數(shù)學(xué)建模和 算法.

　　稱之為刻板印象，但德國人是效率狂。他們和中國人一樣，已經(jīng)開始將圖形處理單元(GPU)整合到他們的系統(tǒng)中，以更少的能源實現(xiàn)更高的計算速度。目標(biāo)是最終越過那條神奇的百萬兆級線(見側(cè)欄)。超級計算的未來可能并不像我們想象的那么遙遠(yuǎn)。

　　百萬兆次級：下一個巨大飛躍

　　中國計算機(jī)專家和其他制造商已經(jīng)在談?wù)撨_(dá)到百萬兆次級處理水平，這基本上是千萬億億次級的千倍。然而，電力消耗是最高的障礙。一臺百萬兆級計算機(jī)需要大約一個胡佛水壩的電力來為其供電[來源： 許].

　　7：西內(nèi)卡(意大利)

　　多年來，意大利一直參與 超級計算，但直到最近它才成為該領(lǐng)域的主要參與者。它的新發(fā)現(xiàn)部分歸功于Cineca高性能計算中心，這是一個由50多所意大利大學(xué)組成的學(xué)術(shù)聯(lián)盟。自從人們一直對世界排名 頂級超級計算機(jī)，Cineca占據(jù)了一個位置，通常是靠近中間的地方[來源： 500強(qiáng)].然而，在2012年6月，該中心首次闖入前10名 費(fèi)米一個 1.72-petaflop IBM Blue Gene/Q系統(tǒng)實際上是Cineca歷史上IBM和Cray產(chǎn)品中的最新產(chǎn)品。

　　有了足夠多的資金，許多組織都可以成為超級計算精英的一部分，但Cineca進(jìn)入這篇文章有兩個原因：首先，它一直保持著一系列積極的計算機(jī)，其次，它正在成為國際計算領(lǐng)域的一股團(tuán)結(jié)力量。

　　iCORDI成立于2012年9月，是歐盟和美國計算機(jī)機(jī)構(gòu)之間的國際論壇。目標(biāo)是在兩個小組之間開發(fā)通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使信息和研究的共享更加整潔和容易。Cineca將自己定位為固體地球科學(xué)的領(lǐng)導(dǎo)者，從構(gòu)造到海洋溫度，無所不包。憑借其新的角色和更強(qiáng)大的計算機(jī)，意大利似乎不會很快在國際舞臺上說ciao。

　　我剛剛遇到了一臺名叫Blue Gene的超級計算機(jī)。

　　撇開對大衛(wèi)鮑伊的所有道歉不談，還記得IBM的深藍(lán)如何擊敗國際象棋大普巴加里卡斯帕羅夫嗎?這臺超級計算機(jī)只是藍(lán)色巨人辛勤工作的幾個“藍(lán)色”系統(tǒng)之一。最近的化身包括Blue Gene/L，Blue Gene/P和Blue Gene/Q，其中最后一臺在2012年6月被加冕為世界上最快的超級計算機(jī)。不過，這不是任何高性能計算機(jī)長期擁有的頭銜。

　　6：橡樹嶺國家實驗室(美國)

　　你有沒有這樣的朋友在新車氣味從他或她的最后一輛車上消失的那一刻回到經(jīng)銷商處?這與橡樹嶺國家實驗室 (ORNL) 的排名非常接近;您可以完全預(yù)期，今天的熱門新系統(tǒng)將在幾年內(nèi)升級或被新模型取代。

　　除了激進(jìn)的營業(yè)額之外，關(guān)于ORNL的另一個有趣的事實是它使用了Cray構(gòu)建的系統(tǒng)(最近，許多美國頂級玩家都運(yùn)行IBM制造的Blue Gene系統(tǒng))。2012年，其捷豹XT5系統(tǒng)升級為新的XK6 Titan系統(tǒng)。那些花哨的名字變化將有助于系統(tǒng)從 1.94 petaflops 到介于兩者之間 10 和 20 petaflops，這可能會使其接近世界排名的頂部。

　　泰坦使用的組合 中央處理器 由AMD和GPU由NVIDIA為美國能源部進(jìn)行研究，包括研究延長核電站壽命周期的效果，新的可行性 生物燃料、人口動態(tài)、太陽能技術(shù)發(fā)展和氣候變化建模。當(dāng)日本福島第一核電站在2011年的地震和隨后的海嘯中受損時，ORNL研究人員花了很長時間來模擬核電站的一些緊急情況[來源：芒格]。

　　制造炸彈

　　ORNL始于克林頓工程廠，這是曼哈頓計劃的一部分，該項目在第二次世界大戰(zhàn)期間制造了最早的原子武器。在短短幾年內(nèi)，ORNL的土地已經(jīng)從田納西州阿巴拉契亞的農(nóng)村農(nóng)場變成了一個工程師和工人的秘密城市。

　　5：天津國家超級計算中心(中國)

　　2001年，中國人在500強(qiáng)榜單上沒有一個位置;今天，它們的設(shè)施數(shù)量僅次于美國。他們通過打開天津(北京附近)國家超級計算中心的系統(tǒng)，將他們雄心勃勃的觀點(diǎn)帶回家。

　　這 天河-1A 計算機(jī)峰值幾乎達(dá)到 2.56 petaflops，并于2010年初將國家超級計算中心推向國際榜首。這是該中心有史以來第一次進(jìn)入名單。國際社會不能忽視這種進(jìn)入市場的行為——它通常被稱為中國的 超級計算 人造衛(wèi)星時刻。

　　不幸的是，天河一號A一直受到一定程度的批評。它的構(gòu)成涉及CPU和GPU(圖形處理單元)的組合以實現(xiàn)其速度。GPU 提供了一種節(jié)能的方式，可以為超級計算機(jī)增加重要的處理能力。問題在于，中國用于高性能計算的軟件并不多與基于GPU的系統(tǒng)兼容。天河1A的批評者喜歡稱其為國際舞臺上最大，最糟糕的游戲機(jī)。中國科學(xué)家反駁了這一論點(diǎn)，指出天河1A被用于真正的研究，特別是在能源和礦產(chǎn)勘探領(lǐng)域。 林].

　　事實仍然是，天河1A是相當(dāng)明顯和成功的世界冠軍爭奪，但它也掩蓋了中國在超級計算領(lǐng)域的新人地位，并展示了它仍然需要發(fā)展的領(lǐng)域。鑒于該國致力于在這一領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，不久之后，這些錯誤就會從其計算計劃中得到解決。

　　4：萊布尼茨超級計算中心(德國)

　　想象一下，在一所大學(xué)上學(xué)，那里有 2.89-petaflop 超級計算機(jī) 藏起來了。哦，你會有的魔獸會議!說真的，萊布尼茨計算中心之所以脫穎而出，有幾個原因：首先，截至2012年9月，它是歐洲最快的高性能計算機(jī)。此外，它是此列表中最快的系統(tǒng)，由慕尼黑附近的巴伐利亞科學(xué)院運(yùn)營。

　　與英特爾兼容的IBM系統(tǒng)被稱為 超級木克2012 年 6 月首次登上 Top500 榜單第 4 位，在許多學(xué)科中都有使用——不像阿貢和勞倫斯利弗莫爾的計算機(jī)有更嚴(yán)格的研究領(lǐng)域。汽車的流體動力學(xué)和空氣動力學(xué)是萊布尼茨機(jī)器中計算的一些早期測試，該系統(tǒng)在地震建模方面也取得了進(jìn)展。

　　也許最令人印象深刻的是萊布尼茨將超級計算機(jī)用于教育。其他設(shè)施似乎讓每個人骯臟的手遠(yuǎn)離他們的計算機(jī)，萊布尼茨有一種更開放的方法，使學(xué)習(xí)高性能計算似乎更容易獲得[來源： 尤利希].

　　與發(fā)現(xiàn)相結(jié)合

　　你可能會認(rèn)為歐洲的大型強(qiáng)子對撞機(jī)將配備世界上最強(qiáng)大的超級計算機(jī)之一，但事實并非如此。歐洲核子研究組織(CERN)依賴 網(wǎng)格計算 - 使用一臺主計算機(jī)利用其他站點(diǎn)的計算機(jī)來幫助運(yùn)行數(shù)字 - 完成工作。歐洲核子研究中心的系統(tǒng)在2007年進(jìn)入了500強(qiáng)名單，但最終失去了地位[來源： 海默勒和克雷梅爾].

　　3：阿貢國家實驗室(美國)

　　阿貢的超級計算機(jī)Mira在2012年6月被評為世界第三快的超級計算機(jī)。

　　圖片由圖片提供 阿貢領(lǐng)導(dǎo)計算設(shè)施劇透預(yù)警!這份名單上的前三名中有兩個來自美國能源部(DOE)。排名第一的研究人員實際上正在為美國核計劃炸毀東西，而阿貢國家實驗室的工作人員正在悄悄地進(jìn)行科學(xué)實驗。有點(diǎn)。

　　阿貢是美國第一個國家科學(xué)和工程計算機(jī)實驗室，于1946年開放，并于1953年使用第一臺計算機(jī)。上個世紀(jì)的許多偉大技術(shù)進(jìn)步都來自阿貢的實驗室，包括核反應(yīng)堆技術(shù)， 核潛艇 亞原子粒子的技術(shù)和研究。

　　2012年，阿貢的 8.16 petaflops 的超級計算能力被用于推進(jìn)許多不同的科學(xué)研究領(lǐng)域，從生物科學(xué)到交通和氣候研究。想知道您所在城市擬建的懸索橋是否會在大風(fēng)中倒塌嗎?阿貢人可以模擬所有涉及的力。之后，他們可以為您提供最新的氣候變化預(yù)測數(shù)據(jù)。

　　阿貢的另一個重要部分 計算機(jī)科學(xué) 程序?它對美國能源部以外的許多研究人員開放。研究人員在阿貢的系統(tǒng)上申請時間，他們在系統(tǒng)上獲得一定數(shù)量的小時數(shù)。把它想象成一種幫助一個國家完成科學(xué)作業(yè)的高度提升的形式。

　　2：理研(日本)

　　1號是一個很難堅持的地方 超級計算 游戲，正如見證的那樣 K 電腦 在日本理研計算科學(xué)高級研究所。2011年年中，富士通制造的機(jī)器啟動并運(yùn)行，到年底安裝完成;它剛剛成為第一臺超越 10-petaflop [來源：梅斯]。K Computer在2012年1月占據(jù)了全球榜首。但是，在慶祝的清酒瓶冷卻之前，新的世界第一計算機(jī)已經(jīng)安裝完畢。

　　這并不是說任何反對K Computer實力的事情。這是一個非常強(qiáng)大的計算機(jī)系統(tǒng)，能夠進(jìn)行一些驚人的研究。它的大部分工作將與醫(yī)學(xué)進(jìn)步有關(guān)。例如，理研的研究團(tuán)隊使用計算機(jī)模擬在分子、遺傳、細(xì)胞和器官水平上研究和預(yù)測人體的生物過程。

　　最后，從K Computer中學(xué)到的關(guān)于國際競爭的另一個教訓(xùn)與中國和日本一樣重要。長期以來，日本人一直是超級計算領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，但就像亞洲的一切一樣，來自技術(shù)崛起的中國的壓力正在推動每個人更加努力地工作。日本毫不掩飾其保持領(lǐng)先地位的意圖。

　　1：勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(美國)

　　它是美國的祖父和大媽媽。 超級計算 全部包裝成一體。勞倫斯利弗莫爾國家實驗室于1952年在舊金山灣區(qū)外開始作為核技術(shù)測試設(shè)施。那時，研究人員使用舊的海軍醫(yī)務(wù)室來容納該設(shè)施的第一臺計算機(jī)。自安裝第一臺機(jī)器以來，利弗莫爾實驗室一直是世界計算精英之一。誠然，你的第一部智能手機(jī)可能比第一臺電腦具有更快的處理速度，但利弗莫爾的機(jī)器一直是美國核計劃的核心。

　　60多年來，美國國防部(DoD)一直在這里研究核反應(yīng)和爆炸。今天，每當(dāng)國防部更換其核武庫上的硬件時，它都會通過利弗莫爾的模擬器運(yùn)行，以確保這些系統(tǒng)在使用時仍然可以工作。

　　實驗室啟動了 紅杉 2012年，其IBM Blue Gene/Q 16.32-petaflop 怪物。據(jù)說該系統(tǒng)可以在大約一周內(nèi)計算出核爆炸中的所有反應(yīng)和相互作用。它的前身花了大約一個月的時間來完成同樣的任務(wù)。從更的角度來看，您的筆記本電腦大約需要 1，600 年才能完成這項工作[來源： 德里恩].

　　對速度的需求

　　美國國家實驗室運(yùn)營著許多世界頂級超級計算機(jī)，是能源部的一部分。