李国杰:我国应重点发展什么类型的高性能计算机

我国应重点发展什么类型的高性能计算机？

高性能计算机有两种基本类型：①能力（capability）型，强调解决单一复杂问题的最高计算速度，尽量缩短求解一个最大最难问题的时间；②容量（capacity）型，强调同时处理多个大任务，每一个任务只用到计算机的一部分能力。全球 TOP 500 超级计算机大多数属于容量型。科学研究对计算能力的需求是无止境的，E 级（10¹⁰）计算机做出来后，还会提出 Z 级（10²¹）计算的需求。研制能力型超级计算机必须突破现有计算机的技术瓶颈，以引领计算机技术的发展，因此。美国的 ECP 计划的目标是研制能力型计算机。

世界上最高水平的超级计算机，主要用于科学研究，而科学计算在高性能计算机应用中占的比例已不到 10％。近几年大数据分析和机器学习等人工智能应用已成为高性能计算机的主要负载，2017 年智能应用在中国高性能计算机应用中的占比已提升到 56％，估计这个比例今后还将继续扩大。美国、日本等国纷纷将正在研制的超级计算机称为智能计算机。

长期以来，评测超级计算机的性能都采用 Linpack测试程序，这是一个求解线性方程组的程序。这个程序的优点是可扩展性特别好，现在还没找到比它扩展性更好的测试程序。而且，Linpack 是 CPU 密集应用的程序，可以测出几乎满负荷、满功耗下的计算机浮点计算性能。从这个意义上讲，Linpack 是测试超级计算机可靠性和稳定性的理想程序。但是，求解线性方程组终究只是一种应用，全面衡量超级计算机的性能需要更合适的基准（benchmark）测试程序，可惜现在还没有。由于功耗的限制，发展通用超级计算机已遇到极大的困难，近年来领域专用超级计算机成为热门研究方向，Linpack 显然不适合作为领域专用计算机的测试标准。

我国应重点发展什么类型的高性能计算机，这不是一个学术问题，而是一个科技需求问题，只有通过对我国国防、经济、科研和民生的潜在需求的认真调研才能回答。但有一点可以肯定，容量性超级计算机、智能计算机、领域专用超级计算机与能力型超级计算机一样重要，在做科技决策时应统筹兼顾。把研制E级高性能计算机的全部人力物力都投在争取 Linpack 指标世界第一可能是不明智的决策。