一夜之间，世界最强超算易主
作者：本来科技，题图来自：IC photo
一夜之间，世界最强超算易主。
6月22日~25日，本该是国际超算大会（ISC2020）在法兰克福召开的日子。但鉴于全球疫情阴影笼罩，ISC2020也由线下改为线上召开。
所以今年的ISC大会，又称为ISC 2020 DIGITAL（NO ISC 2020 IN FRANKFURT; A DIGITAL EVENT FROM JUNE 22 - 25 INSTEAD）。
每次ISC大会，都会发布一次“全球最快的500台超级计算系统榜单”，即全球超算TOP500榜单（另一次是11月份在美国举行的SC大会）。在今年的ISC 2020 DIGITAL上，揭晓的是第55期TOP500榜单。
狂揽4项冠军，日本超算“富岳”傲视群雄
与去年11月SC19大会上TOP500榜单波澜不惊（前几名没啥变化）不同，此次榜单的前几名多了不少“新势力”。最大的变化，当属排名第一的超算由美国的顶峰（Summit），变成了日本的“富岳”（ Fugaku）。
日本超算 Fugaku成为新科超算冠军
日本“富岳”由富士通公司（Fujitsu）和日本理化学研究所共同设计研制，其Linpack值达到415.5PFlops，性能是上届榜单冠军Summit的2.8倍，“神威·太湖之光”的4.5倍。
另外，“富岳”系统的核心处理器采用的是48核的ARM芯片A64FX，这是历史上第一台基于ARM芯片的超算系统成为全球超算TOP500的冠军。
更值得一提的是，“富岳”超算系统在更注重超算应用性能的基准测试HPCG和“人工智能超算性能Linpack”基准测试“HPL-AI”中，也排名第一，足见该系统的实力超群。如果不是有另外一台日本超算系统“挡道”，富岳系统还差点拿下评价超算绿色指数的Green500的冠军。
差点忘了，“富岳”系统还赢得一项冠军：Graph500第一。通常，Graph500排行榜强调的是内存带宽和延迟，侧重于大数据分析等领域的计算能力的比拼。能拿下Graph500第一，说明富岳系统的图表解析计算性能超群。
Fugaku一举夺得4项性能第一
富岳系统登顶后，美国超算Summit和Sierra屈居二、三位，曾经4连榜首和6连榜首的中国超算“神威·太湖之光”和“天河二号”，在本次榜单中排名四、五位。
榜单的前10位中，还有3台“新势力”：排名第6的HPC5，由意大利能源巨头Eni出资研制；排名第7的Selene，由英伟达首次推出，搭载了AMD EPYC处理器+最新的A100GPU；排名第9的Marconi-100，部署在意大利计算中心。
第55届全球超算TOP10
在公布本届TOP500榜单之时，榜单发布人还特别提到，以最高性能运行、处理单精度运算或进一步降低精度的运算时，富岳系统的性能超过1000 PFlops（即1 EFlops，也即E级超算的“E”）——这是人类历史上第一次摸到E级超算的边。
目前各超算大国（美国、中国、日本、欧盟诸国）都制定了向E级超算进军的目标，预计明年将会有多台E级超算产生。
日本不再低调，超算三强三足鼎立
大家也注意到了，标题中虽写的是“一夜之间，最强超算易主”，也只是说榜单发布一事，其实超算格局的变化背后，绝不是“一夜之间”那么简单。
就拿日本来说，日本在超算领域真正做到了“韬光养晦，不称霸主”。以日本超算的实力，取得如今的成绩绝不是偶然。
说起来，在中国超算崛起之前，以前跟美国超算在TOP500榜首轮流“坐庄”的，就是日本超算。日本用于地球数值模拟的超算系统，在业内也是鼎鼎大名。
抛开一些不可说的因素，中国超算在本届TOP500榜单上，“只”剩下“数量优势”。
在TOP500的国家份额上，中国大陆上榜226台系统（台湾地区超算未计入此数字），占总上榜数的45.2%；其次是美国，114台；日本排在第三位，上榜30台。
本届TOP500榜单中国上榜226台系统，主要来自联想、曙光、浪潮三家
但是，在性能份额（也就是上榜HPC系统所能提供的算力）上，美国114台超算所能提供的计算份额是644PFlops，继续力压中国，565PFlops；日本虽然只有30台，但其可提供的算力为530PFlops，性能份额达到23.7%。
按照算力来划分的话，美国、日本、中国可以说是三足鼎立了。
美、中、日分别占算力份额的28.7%、25.5%、23.7%
其实，按照超算实力来划分，说日本与美国、中国三足鼎立，也丝毫不为过。这次“富岳”霸榜TOP500、Graph500、HPCG、HPC-AI，已经充分说明了日本超算无论在性能、架构、应用、功耗、网络互连等方面的技术实力。而且，从早期的地球模拟器，到“京”再到今天的“富岳”，日本超算一直都是自成体系。
遥想2016年我国科研人员基于“神威·太湖之光”夺得“戈登贝尔奖”之时，日本理研计算科学中心负责人松岗聪教授（Satoshi Matsuoka，RIKEN Center for Computational Science）还吹捧“中国已成为了高性能计算机领域的世界领导者之一”，现在看来，日本人真的谦虚。
造价10亿美元，“富岳”贵不贵？
在写这篇文章的时候，恰好看到某群内对“富岳”超算的造价讨论非常热闹，现在借花献佛，整理出来以飨读者。
据松岗聪教授透露，“富岳”超算的造价大概花了10亿美金（ the total to about $1bil US），折合成人民币，大概70亿元。
这还只是富岳超算的“物料费用”（material bill for the machine）。松岗聪教授说，如果使用成品CPU（我理解是这个意思），可能还要再贵3倍。
一位专家说，国内建设一台大型超算的总投入大概50亿元，但是要把所有成本算进去，包括土地、基建、人员等，最后花在机器设备上的钱可能只有1/10。而“富岳”超算，是直接把原来的“K”超算拆掉，原地安装“Post-K”，是“把所有钱用在刀刃上”。
日本“富岳”超算，图片来自Jack Dongarra对“富岳”的报告文件
作为对比，一位专家“八”了一下前冠军Summit的预算，他说，虽然没有得到准确的数字，但普遍估计Summit的花费在2~3亿美元之间（Summit的规模是富岳的36%）。
正在群里诸人对“富岳”超算“超贵”咋舌之际，北京大学数学科学学院教授杨超说出的一句话得到了大家的赞同：
造一台拿Top500第一花70亿人民币确实贵了，但造一台拿四个榜单第一而且大幅超越第二名的机器花70亿人民币我真的觉得不贵，而且很便宜。
这位杨超教授，就是2016年凭借基于“神威·太湖之光”的超算应用获得中国首个“戈登贝尔奖”的负责人之一。
国防科大一位老师补充说，“富岳”四项第一，说明综合性价比真的非常高，70亿人民币确实不算贵。
正在此时，上海交大超算中心负责人林新华提出，“富岳”设计得比较均衡，更多考虑实际应用的性能——这对我国设计E级超算方案是个重要参考。
此言不虚。随着“富岳”超算在E级规模计算上的尝试，下一个超算目标，就是E级超算了。随着中国神威、天河、曙光3套E级超算原型机的落位，美国政府部门近年来在超算上的高调布局，E级超算逐鹿之战，已经拉开。
犹记得年初，人民日报发布的一条新华社消息，说《科学》杂志认为中国会在2020年建造出世界第一台E级超算。
今年初，《科学》展望2020，称中国或造出世界首台E级超算
需要说明的是，各国竞逐E级超算，并非单纯地追求“打榜”和“规模”，这其中更多是对先进计算技术——网络、访存、功耗、存储等的考验，只有技术实力过硬，才能做出性能均衡、应用性好的超级计算机。
作者：本来科技
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