日本在超级计算机竞争中击败IBM - 彭博社

在超级计算机的世界中， bragging rights 属于拥有最多数字计算速度的机器。美国和日本之间的高性能计算领导权竞争已经持续了好几年。在过去的两年里，IBM（IBM）的 BlueGene/L 在劳伦斯利弗莫尔国家实验室使美国在 NEC（NIPNY）开发的气象模拟机器 Earth Simulator 之上保持领先。

对于那些在外面记分的人来说，日本即将夺回本十年早些时候所保持的世界计算速度记录。位于横滨的 Riken（以前称为物理与化学研究所）的 MDGrape-3 的计算速度达到了令人难以置信的每秒一千万亿次计算。在行业术语中，这相当于每秒一个“petaflop”的浮点计算。

经过近四年的开发和900万美元的投入，Riken 机器是首个实现这一壮举的机器。它的速度几乎是 BlueGene/L 的三倍，后者在一个名为 Top 500 超级计算机网站的行业排名中被官方认定为第一。MDGrape-3 没有及时准备好以符合于6月27日发布的名单。它可能会在下一个名单中名列前茅，但由于其专用硬件，该机器可能不符合资格。我们来看看 Riken 机器和全球超级计算机竞赛。

美国政府或研究人员是否应该担心日本超级计算机即将被冠以世界最快计算机的称号？

并不是这样。承认在超级计算机排名中失去第一的位置确实会对美国科学家的自尊心造成打击。但即使美国失去这个头衔，它在该领域仍然占据主导地位，拥有《前500名》名单上的298台机器——比任何其他国家都要多。（前10名超级计算机中有6台是美国的机器。）专家认为，排名靠前的国家通常拥有最具竞争力的经济。远远落后于美国的是英国，拥有35台超级计算机，其次是日本（29台）、中国（28台）和德国（18台）。

投资超级计算机有哪些好处？

超级计算机有多种用途，从武器开发和科学研究到汽车安全测试和产品设计。计算机模型可以进行强大的数据处理，以解决那些无法通过实验破解或对人类来说耗时过长的问题。

气象学家使用超级计算机预测未来几十年的气候模式，通过分析庞大的统计数据库。天体物理学家依赖这些机器来测试关于宇宙结构的理论，而工程师则用它们进行碰撞模拟测试或新车的空气动力学建模。

Riken超级计算机用于什么？

MDGrape-3将使科学家能够筛选可能用于制造新药的蛋白质。关键在于机器的速度：评估每种蛋白质只需几秒钟。当你是一家测试成千上万种新化合物的制药公司时，这是一大优势。研究人员已经使用计算机来确定这些化学化合物是否会与体内的蛋白质结合。

像MDGrape-3这样的高性能机器能够展示分子是如何紧密结合的，以及它们在三维空间中的堆叠方式。例如，MDGrape-3可以向研究人员展示药物化合物是如何附着在导致艾滋病的HIV病毒上的。制药巨头默克（MRK）的一个子公司已经向理研请求许可，以试用这台机器。

用仅仅900万美元建造一台超级计算机似乎非常便宜。这与其他高速机器相比如何？

在排名前列的超级计算机中，没有其他机器能以如此小的预算提供如此强大的计算能力。这部分是因为MDGrape-3依赖的芯片和电路比竞争对手少。还有一个原因是首席科学家田治诚博士与仅有的两位研究人员合作，得到了来自日立（HIT）、英特尔（INTC）和NEC子公司SGI日本的大力支持。

这些公司提供了硬件——日立制造了中央处理单元（CPU）——并承担了部分建造机器的费用。MDGrape-3超高效计算能力的一个衡量标准是其每千兆浮点运算（每秒10亿次浮点计算）的成本，理研将其定为15美元。相比之下，BlueGene/L的成本为每千兆140美元，而地球模拟器的成本为8000美元。

作为这些机器发展进程的一个衡量标准，可以考虑这一点：在1990年代初，超级计算机的成本约为每千兆100万美元。为了控制成本，许多计算机科学家现在使用现成的芯片和其他部件。尽管MDGrape-3的CPU是定制设计的，但其其他芯片来自英特尔（Xeon双核处理器），而SGI日本提供了大量硬件和布线。

MDGrape-3 也是节能的。虽然其他超级计算机以占用空间而臭名昭著（地球模拟器需要一个大型机库的房间），但理研的机器只占据一个大型步入式衣橱的空间，并且非常节能。

理研超级计算机的记录多久会被打破？

理研研究员太治表示，他预计他的记录将在几年内被打破。如今，这个领域的发展速度如光速般迅猛。例如，日本的地球模拟器在2002年登顶，现在排名第十，并可能在今年年底前被挤出前十名。

已经有几家美国公司，包括 Cray (CRAY), IBM 和 Sun Microsystems (SUNW) 正在准备创建具有千万亿次计算能力的计算机（见 BusinessWeek.com, 12/12/05, “解决超级速度困境”）。

谁记录世界上最快的计算机？

自1993年以来，行业顶尖计算机科学家每年两次（6月和11月）跟踪世界上最快的计算机，并进行排名，这一排名被称为 Top 500超级计算机网站。

6月的排名与国际超级计算会议的时间相吻合，这是每年在德国举行的行业聚会。为了进入榜单，机器必须运行一种称为 Linpack 的速度测量软件。但速度并不是唯一的目标，排名的编辑对那些构建快速但没有实际用途或后来被拆解的机器的研究人员表示不满。

专家如何评价MDGrape-3？

阿兰·加拉，IBM T.J. Watson研究中心蓝基因/L的首席架构师，在纽约州约克镇说：“这是一种不寻常的架构。在蓝基因/L中，所有芯片可以相互通信。在我们最大的蓝基因中，我们有65,000个节点，130,000个处理器。他们并不需要这样做。[MDGrape-3有4,808个芯片。]

“他们还构建了一种只进行他们在天体物理学中需要的计算类型的处理器。因此，他们构建了一种专用处理器和专用网络。这是一个很好的例子。它展示了如果为特定应用构建，你可以在成本和功耗上是多么高效。我们可以从中学习。他们设定了一个功率性能的基准。”

而霍斯特·西蒙，伯克利实验室计算科学副实验室主任和Top500超级计算机网站的编辑，则表示：“当我们说1 petaflop时，这只是一个数字。这就像你在10秒钟内跑完100米一样。但这确实意味着一些事情，因为这是一个需要突破的障碍。事实上，我们已经达到了petaflop的门槛。其他人会跟随。在计算领域，三到四年的时间可以改变一切。”

超级计算机的最快速度可能是多少？

这是有争议的。目前，可以安全地说超级计算机将继续变得更快。科学家们正在努力开发软件应用和硬件架构，以在使用更少能量的情况下从计算机中挤出更多速度。

未来的一个障碍是作为这些机器大脑的硅芯片。工程师们已经达到了在一片硅上可以压缩多少电路的物理极限，尽管芯片制造商正在尝试新技术和材料，以便为下一代微处理器做准备。

理研获得了政府资金吗？

MDGrape-3的900万美元预算来自日本政府的财政。理研在2002年启动的国家项目下开发了这台计算机。其他国家也有类似的政策。

美国能源部的科学办公室每年在超级计算机项目上花费约2.3亿美元（尽管这仅占美国工业巨头如Cray、Intel、AMD、Dell、惠普等总支出的一个小部分）。法国、德国和中国每年也投入数百万用于超级计算机研究。