中國超級計算機“神威·太湖之光”和“天河二號”在超算領域異軍突起，其綜合能力已超越美國能源部全部21臺超級計算機的能力總和。在主宰世界超級計算排行榜數十年后，美國如今處于落后地位，現正加緊布局推進下一代超級計算機的研發工作。

神威·太湖之光超級計算機是由國家并行計算機工程技術研究中心研制、安裝在國家超級計算無錫中心的超級計算機

美國在研的主要超級計算機項目

①“頂峰”超級計算機。該項目由美國橡樹嶺國家實驗室負責推進，“頂峰”超級計算機的運算能力將是中國“神威·太湖之光”的2倍；在2018年夏投入運行時，“頂峰”將能進行每秒20億億次浮點運算。

▲“頂峰”超級計算機

②美國首臺百億億次級超算機A21。該計算機由阿貢國家實驗室負責研制，將成為美國首臺運行速度達到每秒百億億次浮點運算的超級計算機，計劃于2021年研制完成。A21預計可以對從星系形成到燃燒氣體湍流的一切事物進行模擬，新澤西州普林斯頓等離子體物理實驗室的物理學家計劃使用A21來模擬聚變反應堆內部的等離子體物理過程。

轉變計劃加快研發速度

自2013年以來，中國一直是全世界最強超級計算機的擁有者，并有望在2020年推出首臺百億億次級超級計算機。為應對這一挑戰，美國能源部最初采用了“雙路并進”的策略，資助研發2臺超級計算機，作為通往百億億次級超級計算機的“踏腳石”。“頂峰”就是其中之一，其制造商IBM和英偉達公司致力于將CPU與圖形處理單元結合起來，這對于復雜視覺模擬計算來說可以加快速度并提高效率。與此同時，英特爾公司和克雷公司也在建造“頂峰”計算機的姊妹版——運行速度可達每秒18億億次的“極光”（Aurora）超級計算機。

但是，為加快研發速度，美國能源部在2017年秋調整發展策略，即放棄“極光”計劃，替換為發展A21超級計算機。A21具有獨特的體系結構，其設計重點在于減少在處理器之間進行遠距離數據傳輸的需求，因為這種過程極其耗能；A21需要25～30兆瓦功率，僅是“頂峰”的2倍左右。A21將是美國首臺百億億次級超算機，可能使美國下一代超算能力提前2年實現。如果A21計劃按期完成，可使美國不至于落后中國太遠。

全球超級計算機競賽

2018年夏，在橡樹嶺國家實驗室組裝的“頂峰”超級計算機投入運行后，有望成為全世界最強計算機；根據中國2015年發布的“十三五規劃”，中國將在2020年年底前推出首臺百億億次級超級計算機，比A21提前整整一年時間。中國建成首臺百億億次級計算機后，可能會再次從美國手中奪回榜首位置；日本也計劃在位于神戶的RIKEN計算科學高級研究所組裝百億億次級機器，作為“京”超級計算機的繼任者，其交付可能會推遲到2021年或2022年；歐盟可能將在2021年跨過百億億次級超算門檻。但這些都不會是世界超級計算機競賽的終點，不管是美國、中國、日本還是歐盟，都會繼續開拓新疆域，從而在廣泛的科學學科、國防科技、工業技術和計算機產品領域保持競爭力。