世界各国都争相研发亿亿级超级计算机

自1976年美国克雷公司推出了世界上首台运算速度达每秒2.5亿次的超级计算机以来，突出表现一国科技实力的超级计算机，堪称集万千宠爱于一身的高科技宠儿，在诸如天气预报、生命科学的基因分析、核工业、军事、航天等高科技领域长袖善舞，让各国科技精英竞折腰，目前，各国都在着手研发亿亿级超级计算机。　　

研制亿亿级超级计算机势在必行

据英国广播公司（BBC）近日报道，美国国防部高级研究计划局（Darpa）正在紧锣密鼓地研制亿亿级（exascale，10的18次方）超级计算机，该计算机每秒能够进行亿亿次（exaflop）浮点运算，其运行速度将是目前世界上运算速度最快的计算机Jaguar（美洲豹）的1000倍左右。 Darpa在声明中指出，该研究计划的最终目标是"让计算机彻底改头换面"。

据BBC报道，目前，美国能源部橡树岭国家实验室的超级计算机Jaguar的运算速度为每秒1。75千兆次（petaflop，1千兆次即每秒进行10的15次方次浮点运算）。

Darpa已经授权英特尔公司、英伟达公司、麻省理工学院、桑迪亚国家实验室等携手打造该超级计算机，Darpa 预计原型机将于2018年研制成功。

Darpa表示，新超级计算机主要用于分析军事设备和传感器产生的海量数据。新研究项目名为"普适高性能计算（UHPC）"，旨在冲破摩尔定律的藩篱。

另据英特尔公司的网站报道，英特尔将联合法国研究机构，建立欧洲Exascale研发中心，共同研发 exaflop级别的超级计算机。

另外，早在2006年，日本文部科学省就开始致力研制新一代超级计算机，希望于2012年率先研制出亿亿级超级计算机，预定的研发费用为1230亿日元。

让超级计算机的运算速度达到每秒亿亿次不仅仅是计算机发展史上的一个里程碑，它也将让很多学科跃上新的高度；让科学家和医生更好地理解海量数据；让科学家研 发出新的技术来使云计算达到一定的规模，使庞大的分布式计算机能够模拟现实；帮助研究人员创建三维立体可视图像而非视频游戏来运行无穷无尽的假定推测情 景，以此增加细节的精确度，正如电影《星际迷航系列》中的"全息甲板"等。

而且，亿亿级超级计算机系统也将在高清晰气候模型的设计和制造、生物能源产品的研制、智能栅格的研发以及熔解能源的设计等方面大显身手。

降低能耗和改进软件设计是关键

亿亿级超级计算机的能耗成为研究人员关注的焦点，IBM公司深度计算部门的副总裁戴夫·特瑞克在超级计算机大会上表示，Jaguar超级计算机耗能7兆瓦。 一台只配置中央处理器处理核心的亿亿级超级计算机耗能约20亿瓦特，相当于一个中等规模的原子能核工厂的耗能，降低能耗将成为研究人员考虑的要点。

据 BBC报道，美国军方授权研制新一代超级计算机的厂商也需要研制出一种全新的节能芯片，以减少超级计算机的能耗，也有公司考虑使用将加速器与中央处理器相 结合的混合方式来达到降低能耗的目的。布兰德强调说，使用加速器是实现亿亿级计算机可行性战略的关键所在，应用软件可以利用加速器来首先迈进亿亿级计算的 "大门"。另外，有专家认为，亿亿级超级计算机系统的核心处理器的数量大概在1000万到1亿个之间。特瑞克强调说，运行这么多核心的系统有可能频繁出现 故障，必须采取更加灵活有效的方式来重新设计解决这些问题的应用工具。

有鉴于此，美国军方正在着力研发全新的计算架构和编程模式，解决传统计算架构遭遇的能源使用问题和计算扩展限制问题。Darpa指出，新超级计算机系统比现有系统"能效高100倍至1000倍，而且性能更高，并且相应的软件编程也比现有的超级计算机系统更容易"。

也有研究人员提出，让超级计算机的设计尽可能简单是关键，目前的很多超级计算机设计都很简单，比如，IBM公司的 "红杉"超级计算机的大小只有一个上网本的一半，而且也没有暴露在外面的电线。

美 国劳伦斯利弗莫尔国家实验室先进技术部门助理副主管马克·西格也强调说，设计简洁是关键，亿亿级超级计算机的部件可能比目前的超级计算机要少，IBM公司 的蓝色基因L超级计算机（Blue Gene/L）嵌制了动态随机存储器、电压调控模组以及千兆位以太网，但是，其设计也非常简洁。

新一代超级计算机的成本可能非常高，目前的超级计算机的成本高达1亿美元，即使exascale级超级计算机能够进行工业化的生产，其成本可能为10亿美元左右，这可是一笔巨大的投资。