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日本的富嶽超級計算機(Fugaku)去年6月在全球500強超級計算機排行榜上名列第一,這是大約9年來日本的首臺排名榜首的超級計算機。與一些競爭對手不同的是,富嶽超級計算機的創造目的不是為了超越數字基準。

相反,該專案的策劃者、57歲的松岡聰(Satoshi Matsuoka)表示,該專案誕生於一種“應用優先的哲學” ,意思是它的唯一目的是將其卓越的計算能力用於應對一些世界上最大的挑戰,比如氣候變化等。

作為理研計算科學中心的主任,松岡和他的團隊為 Fugaku 設定了9個對社會有重要意義的應用領域,如醫學、藥理學、災難預測和預防、環境可持續性和能源。

2010年前後,松岡開始領導研發團隊開發下一代超級計算機。之後,富嶽的前身 K computer每秒運算量超過1000萬億次,成為Top500基準測試中最快的超級計算機。

Fugaku 計劃於2021年在神戶的 Riken 設施正式推出,成為世界上第一臺在原始計算速度、大資料處理、人工智慧深度學習和實用模擬計算四大類別中均位居榜首的超級計算機,贏得了國際讚譽。它是由日本理研所和富士通公司聯合開發的,耗資1300億美元。

在 Top500基準測試中,Fugaku 每秒進行了超過442千萬億次的計算,這次測試計算的是機器的原始速度。這個速度比美國橡樹嶺國家實驗室研發的世界第二超算Summit快了將近3倍。去年11月,富嶽再次位居榜首。

這臺超級計算機以富士山的別名來命名,自去年4月以來,它已經被用於與冠狀病毒和全球天氣模擬等有關的各種研究的實驗性試驗。

圖:在過去的十年裡,理研中心計算科學研究中心的主任 Satoshi Matsuoka 領導了世界上最快的超級計算機 Fugaku 的開發。

隨著 K computer 在2011年開始執行,松岡聰和一組超級計算機研究人員聚在一起,開始考慮 K 的繼任者。但是,2009年,當上議院議員蓮舫(Renho)批評將超過1000億納稅人的錢用於購買K時,他問道,擁有世界第二大超級計算機有什麼問題,使得下一代超級計算機的方向變得清晰起來: 當務之急是提高計算機的可用性,使其能夠像處理任何標準計算機一樣處理各種程式語言,而不是僅僅提高處理速度。

該專案的另一個重點是實現前所未有的能源效率水平。富士通 A64FX 微處理器的發明解決了這兩個問題,該微處理器執行的程式與智慧手機和個人電腦相同,同時功能比其前身強大20倍,但能源效率極高。在全功率時,富嶽大約需要30兆瓦的電力。

松岡聰說,Fugaku 使用了大約16萬臺 A64FX 微處理器,超級計算機制造商克雷公司(Cray inc.)也在使用這種晶片(Cray inc. 是惠普企業公司(Hewlett Packard Enterprise co.)的子公司) ,這是有史以來日本的超級計算機晶片首次被美國的超級計算機制造商使用。

以下是媒體對於松岡聰的採訪節選:

你在建造富嶽時遇到了什麼樣的困難?

有許多困難。但是其中一個是在10年內,我們必須建造一個比 K 高100倍的能源效率的東西。但是提高 CPU 的效能和功耗效率是非常困難的。一種可能性是像英特爾這樣的公司在2020年左右設計出一個能夠滿足這一目標的 CPU,但是我們的預測很快告訴我們,情況可能不是這樣,我們將遠遠達不到這一目標。因此,就像 K 一樣,我們必須建立自己的處理器,在2020年,這種處理器將比最先進的 CPU 更快、更省電,同時還要相容 PC 和智慧手機。當然,這是一個巨大的挑戰。

除了在太陽能和燃料電池方面尋求突破外,Fugaku 還有哪些應用將會有所貢獻?

現在有很多氣候模型,但沒有一個是真正準確的,因為這就像試圖預測未來50年或100年的天氣一樣。我們知道天氣預報很難,只能提前兩個星期預報。所以我們試圖預測多年後的氣候。這是非常非常困難的。對計算機的需求是無限的,但是像 fugku 這樣的機器可以讓你在考慮到二氧化碳排放的影響的情況下,更精確地瞭解氣候變化。

你的下一個目標是創造另一臺比富嶽快100倍的超級計算機嗎?

開發下一代超級計算機的時間框架是什麼?

我們希望最早能在2028年或2029年實現下一個目標。對我們來說,2028年至少是開始生產這臺機器的好時機,因此,也許在2029財年,我們會看到一臺完整或部分的機器。當然,這個專案必須首先被接受。

透過使用 Fugaku,你想實現什麼目標?

一旦超級計算機的進步停止,其他資訊科技的進步也將停止,以至於社會的進步停滯不前。資訊科技的不斷進步對於保證社會的全面進步至關重要,而不僅僅是一臺超級計算機的問題。我們如何推進高階計算將確保在未來幾年社會的巨大進步。

參考連結:

https://www.japantimes.co.jp/news/2021/01/07/business/tech/japans-fugaku-supercomputer/

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