一路向AI：美國超級計算機重奪世界頭名

LinkedME2016 發(fā)布于2019-04-29 17:48 / 2047人閱讀

摘要：在經(jīng)歷五年多的落后之后，如今美國終于在超級計算機領(lǐng)域再度超越中國，重奪頭名桂冠。這一消息在本周于德國法蘭克福舉行的年度國際超級計算機大會上正式公布。

在經(jīng)歷五年多的落后之后，如今美國終于在超級計算機領(lǐng)域再度超越中國，重奪頭名桂冠。

這臺由IBM公司為田納西州橡樹嶺國家實驗室建造的Summit超級計算機（如上圖所示）在本周一發(fā)布的全球超算五百強中位列第一（這份榜單每年發(fā)布兩輪，列舉世界上五百臺最為強大的非分布式計算機設(shè)備）。這一消息在本周于德國法蘭克福舉行的年度國際超級計算機大會上正式公布。

除了美中之間的競爭之外，該計算機對英偉達公司圖形處理單元的大量運用同樣值得關(guān)注——這些處理單元最初是為了加速視頻游戲圖形而創(chuàng)建。目前，全球速度最快的七臺超級計算機中有五臺都使用有英偉達的Tensor Core GPU，Summit自然也不例外。

之所以要在全球性能最為強勁的計算機設(shè)備中大量使用GPU，是因為GPU能夠并行處理大量數(shù)據(jù)，從而有力支持高性能計算與人工智能需求。這樣的速度提升抵消了摩爾定律放緩的問題（摩爾定律認為芯片密度每一到兩年將能夠增加一倍，這一結(jié)論在過去數(shù)十年中一直有效，但最近卻逐漸走向終點）。利用GPU解決問題，在難度上明顯低于轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)芯片加工與制造工藝。

另外，英特爾公司的主流至強處理器仍出現(xiàn)在絕大多數(shù)超級計算機當(dāng)中——超算五百強中有95％使用至強處理器，新上榜超算的至強使用比例更是高達97％。

盡管如此，GPU的數(shù)量增長才是這些超級計算機算力提升的主干。英偉達公司表示，在五百強超算當(dāng)中，其每秒浮點運算速度（計算能力的標(biāo)準單位）占比如下：英偉達新一代Tesla V100目前占比56％，高于去年上一代Tesla P100的25％，更遠高于2015年Tesla K80的11％。而在Summit超級計算機當(dāng)中，GPU貢獻的算力更是達到了驚人的95％。

Summit的成功可以說在意料之中。就在本月早些時候，超算五百強網(wǎng)站就已經(jīng)報道稱其峰值速度達到了200千萬億次——計算速度單位相當(dāng)于每秒4千萬億次浮點運算。事實證明，根據(jù)超算五百強組織的實際衡量，其穩(wěn)定性能水平約在120千萬億次。

這已經(jīng)足以擊敗上屆超算五百強冠軍，目前排名第二的中國神威－太湖之光——其計算能力可達93千萬億次。第三名則為IBM公司為美國能源部勞倫斯利弗莫爾國家實驗室構(gòu)建的Sierra。

Summit采用令人難以置信的27648塊Tensor Core GPU外加9216塊IBM處理器的組合，因此在處理AI、機器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時優(yōu)勢明顯。在超算五百強當(dāng)中，另有17臺超算設(shè)備采用同樣的GPU，其中包括Sierra以及日本與歐洲速度最快的超級計算機。

超級計算機被用于解決世界上最具挑戰(zhàn)的難題，包括預(yù)測天氣、分析材料、探索超導(dǎo)體甚至基于遺傳基因分析過敏病癥等。

英偉達公司副總裁兼加速計算總經(jīng)理Ian Buck在上周五的新聞發(fā)布會上表示，“對于高性能計算而言，這無疑是個令人激動的時刻。這些新的AI超級計算機將重新定義計算的未來。”

盡管美國目前重奪頭名，但總體來看其在超算領(lǐng)域的地位仍處于下降態(tài)勢——至少超算五百強的上榜系統(tǒng)數(shù)量有所減少。其目前只有124套系統(tǒng)位列五百強，處于歷史新低點——低于6個月前的145套。與此同時，中國的整體上榜超算數(shù)量則為206套，略高于去年的202套。

英偉達公司還宣布，自去年推出以來，其GPU云服務(wù)中的軟件容器數(shù)量已經(jīng)增加至三倍，達到35個。容器是一種應(yīng)用程序的打包方法，能夠立足內(nèi)部數(shù)據(jù)中心與云端實現(xiàn)立足多種計算機與操作系統(tǒng)平臺的運行。英偉達方面表示，這些容器將幫助TensorFlow等深度學(xué)習(xí)框架更快更輕松地完成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計與訓(xùn)練工作。