近日，美國商務部發(fā)布了一份公告，決定限制英特爾公司（Intel）向國家超級計算廣州中心、長沙中心、天津中心和國防科技大學出售“至強”處理器芯片（Xeon和Xeon Phi）。

記者了解到，廣州超算中心的天河二號原計劃在今年將計算能力從55PFLOPS升級到100PFLOPS（PFLOPS是peta flops縮寫，表示每秒1千萬億次浮點計算速度），而“禁運令”將直接影響這一進程。

如今，丟了拐杖，沒了外援，會對中國“超算”產(chǎn)生怎樣的影響？中國“超算”如何在“挫折”中自立自強？

會干擾升級但不會造成損失

禁運原因，眾說紛紜。不少業(yè)內人士將禁運事件與天河二號的“四連冠”聯(lián)系起來。

在去年的世界超級計算機大會上，全球超級計算機TOP500組織發(fā)布了第44屆世界超級計算機500強排行榜，“天河二號”連續(xù)四次位居榜首。

這樣的“第一”依賴的是數(shù)萬顆國外處理器芯片的支撐。中科院計算所高性能計算機研究中心主任張佩珩在接受《中國科學報》采訪時介紹，天河二號使用了32000顆“Xeon”處理器和48000顆“Xeon Phi”協(xié)處理器。

中科院超級計算中心主任遲學斌表示，禁運會對“天河二號”原本的升級計劃造成影響，使其難以持續(xù)領跑世界第一。

窮則變，變則通，通則達。對于禁運，業(yè)內科學家們似乎并沒有憂心忡忡。

盡管升級計劃受影響，但這并不意味著“天河二號”無法升級。在中國計算機學會高性能計算專業(yè)委員會秘書長張云泉看來，像超微半導體公司（AMD）等其他公司有可能趁機取代Intel。

有機可乘的不只是國外企業(yè)。“國內現(xiàn)在也在發(fā)展自主的處理器，很快我們自己的處理器也能讓‘天河二號’升級到100 PFLOPS。升級的時間會推后，但對‘天河二號’整體上不會產(chǎn)生影響。”遲學斌說。

今年3月26日，中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團公司推出了新的“飛騰”FT-1500A系列CPU處理器，據(jù)該公司總經(jīng)理介紹，這種芯片可以實現(xiàn)對英特爾中高端“至強”處理器芯片的替代。與此同時，飛騰-1000高性能通用多核心處理器、神威1600等處理器也被寄予厚望。

此外，張佩珩表示，以“天河二號”為代表的國內各大超算系統(tǒng)的應用效率還可以進一步深度挖掘。

“超算”要打強“芯”針

“禁運令”一出，業(yè)內有觀點預測，美國對中國上述四家單位限制銷售核心處理器芯片的決定，恰恰為國產(chǎn)芯片進入市場拓展開辟了空間。

在張佩珩看來，禁運更像是一場“挫折教育”，讓中國超算系統(tǒng)在持續(xù)領跑“第一”的時候清醒了一下，倒逼我國進行自主創(chuàng)新。

“我們要盡快把國產(chǎn)的處理器用起來，這樣就會加快研制的過程。沒有‘獨立自主，自力更生’的精神，總會遇到禁運之類的問題。”遲學斌說。

不過，在專家看來，國產(chǎn)替代并非朝夕之事。“Intel是國際領導型廠商，占據(jù)了2014年全球半導體行業(yè)15%的份額。在生產(chǎn)能力和技術水平上，我們還有比較大的差距。”張佩珩透露，從整個鏈條來看，我國與美國的差距非常大，例如，目前Intel市售處理器采用的是最先進的14nm 3D晶體管工藝，與這樣的技術相比，國內的各大芯片代工廠還有幾代的差距。

在張云泉看來，要彌補這樣的差距，需要把國產(chǎn)處理器應用的生態(tài)環(huán)境、產(chǎn)業(yè)鏈建立起來。“這不是簡單一個發(fā)展硬件的問題，是軟硬件、生態(tài)環(huán)境、使用環(huán)境、產(chǎn)業(yè)鏈的系統(tǒng)問題，需要持續(xù)的投入和發(fā)展。”張云泉說。

“處理器是一個國家工業(yè)基礎和科技能力的集大成體現(xiàn)，現(xiàn)在我國超算領域科研經(jīng)費中的大部分資金都花在了進口國外的處理器等元器件上，在基礎研發(fā)方面的投入嚴重不足。只有加強國家基礎工業(yè)的能力，進行長期的積累，才能彌補這種差距。”張佩珩感嘆。

現(xiàn)有能力尚未“吃干榨凈”

Intel創(chuàng)始人之一戈登·摩爾（Gordon Moore）曾提出過一個“摩爾定律”。目前普遍的解釋是，當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數(shù)目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。換言之，每一美元所能買到的電腦性能，將每隔18個月翻一倍以上。

按照這樣的定律，平均每5年系統(tǒng)的計算能力就會提升10倍。為了保證性能不落后，“超算”至多每5年就要換代一次。而這五年內，最重要的問題就是如何把系統(tǒng)的效能發(fā)揮到最大。

“再好的水果，不及時吃就會爛掉。”張佩珩說，對于中國的“超算”來說，這個“果子”已經(jīng)比較“好看”，但如何做到“好吃”才是更重要的問題。

“現(xiàn)在‘超算’系統(tǒng)，大型應用的效率普遍低于10%，甚至只有3%到5%。同時，系統(tǒng)的利用率也還遠未達到滿負荷運行。”張佩珩建議，短期之內“超算”可以不必著急升級硬件，更應該把主要力量放在系統(tǒng)利用率和應用效率的提高上，把現(xiàn)有資源用好。

近年來，我國對軟件應用的投入不斷增加，但與國外相比似乎還顯得“薄弱”。張云泉告訴記者，在我國，整個項目預算的10%左右投入在軟件應用的研發(fā)，國外發(fā)達國家能達到30%，美國更高，在30%至50%左右。

由于軟件系統(tǒng)開發(fā)耗時較長，持續(xù)的支持更為必要。“比方說大氣科學領域的地球模式模擬軟件，國際上從上世紀七八十年代到現(xiàn)在，已經(jīng)持續(xù)做了三四十年。在應用軟件開發(fā)方面，國家應該有一個長期持續(xù)支持的科技計劃和合理的評價體系。”張佩珩說。

他認為，我國在完善軟硬件體系的同時，還要著手布局新的研究方向，如量子計算、光子計算、超導計算、生物計算等，盡早開展對E級計算機系統(tǒng)和后續(xù)系統(tǒng)的新技術路線的研究工作，在埋頭苦干的同時也要抬頭看路。