一路向AI：美國超級(jí)計(jì)算機(jī)重奪世界頭名

LinkedME2016 發(fā)布于2019-04-29 17:48 / 2036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(jí)計(jì)算機(jī)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(jí)計(jì)算機(jī)大會(huì)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(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域再度超越中國，重奪頭名桂冠。

這臺(tái)由IBM公司為田納西州橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室建造的Summit超級(jí)計(jì)算機(jī)（如上圖所示）在本周一發(fā)布的全球超算五百強(qiáng)中位列第一（這份榜單每年發(fā)布兩輪，列舉世界上五百臺(tái)最為強(qiáng)大的非分布式計(jì)算機(jī)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(jí)計(jì)算機(jī)大會(huì)上正式公布。

除了美中之間的競爭之外，該計(jì)算機(jī)對(duì)英偉達(dá)公司圖形處理單元的大量運(yùn)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(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)中有五臺(tái)都使用有英偉達(dá)的Tensor Core GPU，Summit自然也不例外。

之所以要在全球性能最為強(qiáng)勁的計(jì)算機(jī)設(shè)備中大量使用GPU，是因?yàn)镚PU能夠并行處理大量數(shù)據(jù)，從而有力支持高性能計(jì)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(rèn)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(diǎn)）。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(qiáng)處理器仍出現(xiàn)在絕大多數(shù)超級(jí)計(jì)算機(jī)當(dāng)中——超算五百強(qiáng)中有95％使用至強(qiáng)處理器，新上榜超算的至強(qiáng)使用比例更是高達(dá)97％。

盡管如此，GPU的數(shù)量增長才是這些超級(jí)計(jì)算機(jī)算力提升的主干。英偉達(dá)公司表示，在五百強(qiáng)超算當(dāng)中，其每秒浮點(diǎn)運(yùn)算速度（計(jì)算能力的標(biāo)準(zhǔn)單位）占比如下：英偉達(dá)新一代Tesla V100目前占比56％，高于去年上一代Tesla P100的25％，更遠(yuǎn)高于2015年Tesla K80的11％。而在Summit超級(jí)計(jì)算機(jī)當(dāng)中，GPU貢獻(xiàn)的算力更是達(dá)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(shí)候，超算五百強(qiáng)網(wǎng)站就已經(jīng)報(bào)道稱其峰值速度達(dá)到了200千萬億次——計(jì)算速度單位相當(dāng)于每秒4千萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算。事實(shí)證明，根據(jù)超算五百強(qiáng)組織的實(shí)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(qiáng)冠軍，目前排名第二的中國神威－太湖之光——其計(jì)算能力可達(dá)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(shí)驗(yàn)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(jī)器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)優(yōu)勢(shì)明顯。在超算五百強(qiáng)當(dāng)中，另有17臺(tái)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(jí)計(jì)算機(jī)。

超級(jí)計(jì)算機(jī)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(dá)公司副總裁兼加速計(jì)算總經(jīng)理Ian Buck在上周五的新聞發(fā)布會(huì)上表示，“對(duì)于高性能計(jì)算而言，這無疑是個(gè)令人激動(dòng)的時(shí)刻。這些新的AI超級(jí)計(jì)算機(jī)將重新定義計(jì)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(shì)——至少超算五百強(qiáng)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(qiáng)，處于歷史新低點(diǎn)——低于6個(gè)月前的145套。與此同時(shí)，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(dá)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(dá)到35個(gè)。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(shí)現(xiàn)立足多種計(jì)算機(jī)與操作系統(tǒng)平臺(tái)的運(yùn)行。英偉達(dá)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(jì)與訓(xùn)練工作。