全球最快超算「富岳」創(chuàng)造者松岡聰：下一代超算再快100倍！

日本的富岳超級(jí)計(jì)算機(jī)（Fugaku）去年6月在全球500強(qiáng)超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜上名列第一，這是大約9年來(lái)日本的首臺(tái)排名榜首的超級(jí)計(jì)算機(jī)。與一些競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手不同的是，富岳超級(jí)計(jì)算機(jī)的創(chuàng)造目的不是為了超越數(shù)字基準(zhǔn)。

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相反，該項(xiàng)目的策劃者、57歲的松岡聰(Satoshi Matsuoka)表示，該項(xiàng)目誕生于一種“應(yīng)用優(yōu)先的哲學(xué)” ，意思是它的唯一目的是將其卓越的計(jì)算能力用于應(yīng)對(duì)一些世界上最大的挑戰(zhàn)，比如氣候變化等。

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作為理研計(jì)算科學(xué)中心的主任，松岡和他的團(tuán)隊(duì)為 Fugaku 設(shè)定了9個(gè)對(duì)社會(huì)有重要意義的應(yīng)用領(lǐng)域，如醫(yī)學(xué)、藥理學(xué)、災(zāi)難預(yù)測(cè)和預(yù)防、環(huán)境可持續(xù)性和能源。

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2010年前后，松岡開(kāi)始領(lǐng)導(dǎo)研發(fā)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)下一代超級(jí)計(jì)算機(jī)。之后，富岳的前身 K computer每秒運(yùn)算量超過(guò)1000萬(wàn)億次，成為T(mén)op500基準(zhǔn)測(cè)試中最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

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Fugaku 計(jì)劃于2021年在神戶(hù)的 Riken 設(shè)施正式推出，成為世界上第一臺(tái)在原始計(jì)算速度、大數(shù)據(jù)處理、人工智能深度學(xué)習(xí)和實(shí)用模擬計(jì)算四大類(lèi)別中均位居榜首的超級(jí)計(jì)算機(jī)，贏得了國(guó)際贊譽(yù)。它是由日本理研所和富士通公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的，耗資1300億美元。

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在 Top500基準(zhǔn)測(cè)試中，F(xiàn)ugaku 每秒進(jìn)行了超過(guò)442千萬(wàn)億次的計(jì)算，這次測(cè)試計(jì)算的是機(jī)器的原始速度。這個(gè)速度比美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的世界第二超算Summit快了將近3倍。去年11月，富岳再次位居榜首。

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這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)以富士山的別名來(lái)命名，自去年4月以來(lái)，它已經(jīng)被用于與冠狀病毒和全球天氣模擬等有關(guān)的各種研究的實(shí)驗(yàn)性試驗(yàn)。

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圖：在過(guò)去的十年里，理研中心計(jì)算科學(xué)研究中心的主任 Satoshi Matsuoka 領(lǐng)導(dǎo)了世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī) Fugaku 的開(kāi)發(fā)。

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隨著 K computer 在2011年開(kāi)始運(yùn)行，松岡聰和一組超級(jí)計(jì)算機(jī)研究人員聚在一起，開(kāi)始考慮 K 的繼任者。但是，2009年，當(dāng)上議院議員蓮舫(Renho)批評(píng)將超過(guò)1000億納稅人的錢(qián)用于購(gòu)買(mǎi)K時(shí)，他問(wèn)道，擁有世界第二大超級(jí)計(jì)算機(jī)有什么問(wèn)題，使得下一代超級(jí)計(jì)算機(jī)的方向變得清晰起來(lái): 當(dāng)務(wù)之急是提高計(jì)算機(jī)的可用性，使其能夠像處理任何標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)一樣處理各種編程語(yǔ)言，而不是僅僅提高處理速度。

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該項(xiàng)目的另一個(gè)重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)前所未有的能源效率水平。富士通 A64FX 微處理器的發(fā)明解決了這兩個(gè)問(wèn)題，該微處理器運(yùn)行的程序與智能手機(jī)和個(gè)人電腦相同，同時(shí)功能比其前身強(qiáng)大20倍，但能源效率極高。在全功率時(shí)，富岳大約需要30兆瓦的電力。

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松岡聰說(shuō)，F(xiàn)ugaku 使用了大約16萬(wàn)臺(tái) A64FX 微處理器，超級(jí)計(jì)算機(jī)制造商克雷公司(Cray inc.)也在使用這種芯片(Cray inc. 是惠普企業(yè)公司(Hewlett Packard Enterprise co.)的子公司) ，這是有史以來(lái)日本的超級(jí)計(jì)算機(jī)芯片首次被美國(guó)的超級(jí)計(jì)算機(jī)制造商使用。

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以下是媒體對(duì)于松岡聰?shù)牟稍L(fǎng)節(jié)選：

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你在建造富岳時(shí)遇到了什么樣的困難？

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有許多困難。但是其中一個(gè)是在10年內(nèi)，我們必須建造一個(gè)比 K 高100倍的能源效率的東西。但是提高 CPU 的性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(shè)計(jì)出一個(gè)能夠滿(mǎn)足這一目標(biāo)的 CPU，但是我們的預(yù)測(cè)很快告訴我們，情況可能不是這樣，我們將遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到這一目標(biāo)。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(jìn)的 CPU 更快、更省電，同時(shí)還要兼容 PC 和智能手機(jī)。當(dāng)然，這是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

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除了在太陽(yáng)能和燃料電池方面尋求突破外，F(xiàn)ugaku 還有哪些應(yīng)用將會(huì)有所貢獻(xiàn)？

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現(xiàn)在有很多氣候模型，但沒(méi)有一個(gè)是真正準(zhǔn)確的，因?yàn)檫@就像試圖預(yù)測(cè)未來(lái)50年或100年的天氣一樣。我們知道天氣預(yù)報(bào)很難，只能提前兩個(gè)星期預(yù)報(bào)。所以我們?cè)噲D預(yù)測(cè)多年后的氣候。這是非常非常困難的。對(duì)計(jì)算機(jī)的需求是無(wú)限的，但是像 fugku 這樣的機(jī)器可以讓你在考慮到二氧化碳排放的影響的情況下，更精確地了解氣候變化。

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你的下一個(gè)目標(biāo)是創(chuàng)造另一臺(tái)比富岳快100倍的超級(jí)計(jì)算機(jī)嗎？

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100倍將是極具挑戰(zhàn)性的，但我們會(huì)進(jìn)行嘗試。走向 Fugaku 以外的下一代，從更根本的角度來(lái)看將更加困難，因?yàn)榘雽?dǎo)體技術(shù)進(jìn)步的放緩，加上我們知道的許多其他物理限制。我們有一些想法來(lái)克服它們，但是我們?nèi)匀惶幵谶@個(gè)過(guò)程的早期?；A(chǔ)研究已經(jīng)在進(jìn)行中，但我們希望能夠很快啟動(dòng)初始項(xiàng)目，也許明年或后年。

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開(kāi)發(fā)下一代超級(jí)計(jì)算機(jī)的時(shí)間框架是什么？

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我們希望最早能在2028年或2029年實(shí)現(xiàn)下一個(gè)目標(biāo)。對(duì)我們來(lái)說(shuō)，2028年至少是開(kāi)始生產(chǎn)這臺(tái)機(jī)器的好時(shí)機(jī)，因此，也許在2029財(cái)年，我們會(huì)看到一臺(tái)完整或部分的機(jī)器。當(dāng)然，這個(gè)項(xiàng)目必須首先被接受。

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通過(guò)使用 Fugaku，你想實(shí)現(xiàn)什么目標(biāo)？

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一旦超級(jí)計(jì)算機(jī)的進(jìn)步停止，其他信息技術(shù)的進(jìn)步也將停止，以至于社會(huì)的進(jìn)步停滯不前。信息技術(shù)的不斷進(jìn)步對(duì)于保證社會(huì)的全面進(jìn)步至關(guān)重要，而不僅僅是一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)的問(wèn)題。我們?nèi)绾瓮七M(jìn)高端計(jì)算將確保在未來(lái)幾年社會(huì)的巨大進(jìn)步。

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參考鏈接：

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