美國能源部（DOE）11月14日宣布將通過兩臺機器大幅提升現(xiàn)有的超級計算能力。DOE將斥資3.25億美元，分別在兩個國家實驗室——田納西州橡樹嶺國家實驗室及加利福尼亞州利弗莫爾國家實驗室——建造兩臺超大規(guī)模的計算機。該局同時將花費1億美元用于“快步前進2”計劃，該計劃旨在開發(fā)下一代計算的關(guān)鍵技術(shù)，并提升將在新的超級計算機上運行的軟件及應用程序水平。DOE還說，其下屬的阿爾貢國家實驗室也將在稍晚時候宣布超級計算機建造計劃。

　　盡管新的超級計算機的技術(shù)參數(shù)仍在不斷變化之中，然而據(jù)估計它們的最高運算速度將達到每秒100千萬億次至300千萬億次浮點計算之間。此舉被認為是朝著創(chuàng)建第一個百億億次級超級計算機目標邁進的一個重要里程碑，這一目標是高性能計算的下一個主要標志。與此同時，其計算速度將是目前的“世界冠軍”——中國“天河二號”的至少3倍。這一消息意味著在中國占據(jù)全球最快超級計算機排行榜榜首約兩年后，美國政府終于再次發(fā)力以奪回領(lǐng)先地位。

　　巧合的是，國際TOP500組織將于本月17日公布最新全球超級計算機500強排行榜榜單。如無意外，在這個半年公布一次的榜單中，中國國防科學技術(shù)大學研制的“天河二號”，將會以比第二名美國的“泰坦”快近一倍的速度第四度“奪冠”。

　　DOE在一份聲明中說，全球高性能計算領(lǐng)域的競爭日益激烈，加強美國國家實驗室的計算能力，對美國在科技方面創(chuàng)新能力的可持續(xù)發(fā)展，對維持美國的競爭力，對加強美國經(jīng)濟和國家安全尤其是核安全能力至關(guān)重要。建造最快的超級計算機，研制超大規(guī)模計算技術(shù)，將會“使美國走上下一代大規(guī)模計算的快車道”。

　　諾克斯維爾市田納西大學超級計算專家Jack Dongarra表示：“這太棒了?！彼f：“這些超級計算機是邁向百億億次級的重要一步。這是實現(xiàn)目標的一個‘跳點’?！盌ongarra指出，如果當前高性能計算的改進速度繼續(xù)下去，則第一臺百億億次級超級計算機可能會在2022年到2023年左右上線。

　　在橡樹嶺國家實驗室建造的超級計算機被命名為“頂點”（Summit），該計算機將向科學界開放，預計運行速度將達到每秒300千萬億次浮點運算。而利弗莫爾國家實驗室的“山脊”（Sierra）超級計算機的極限運算速度預計將在每秒200千萬億次浮點運算左右，將被國家核能安全管理局用于測試美國核武器的安全性。“頂點”和“山脊”超級計算機預計將于2017年建造完成，并于2018年投入運算。

　　這兩臺超級計算機的速度預計將輕松超過美國當前的運算速度冠軍——橡樹嶺國家實驗室的“泰坦”超級計算機，其運算速度為每秒27千萬億次浮點運算。同時它們還將超越當前超級計算機的世界冠軍——中國的“天河二號”超級計算機，其浮點運算速度為每秒33.86千萬億次。

　　新機器的設(shè)計預計將持續(xù)改進超級計算機的建造趨勢。工程師之前通過添加作為機器大腦的附加中央處理器（CPU）的數(shù)量提升超級計算能力。但這些CPU非常耗電。因此簡單地疊加越來越多的CPU對于百億億次級超級計算機的建造來說并不是一個可行的辦法。事實上，這些新機器將增加能夠加速某些運算的圖形處理器（GPU）的使用，同時在CPU與GPU之間添加新的高速連接網(wǎng)絡(luò)。在此前提下，盡管“頂點”的性能預計將是“泰坦”的5到10倍，但其能耗只比后者多10%。據(jù)悉，新超級計算機的部件將由IBM、NVIDIA和Mellanox生產(chǎn)。

　　新超級計算機預計將使從材料科學和生物燃料開發(fā)到燃燒研究及核武器工程的諸多領(lǐng)域中的新發(fā)現(xiàn)成為可能。DOE部長Ernest Moniz在一份聲明中表示：“高性能計算是保持美國競爭力及確保經(jīng)濟和國家安全所需的科學與技術(shù)組合的一個重要組成部分。”

　　過去兩年，雖然美國在最快的超級計算機方面失去壟斷優(yōu)勢，但在超級計算機總體數(shù)量上仍具絕對優(yōu)勢。全球超級計算機500強中，有約一半來自美國?？傮w而言，美國在超級計算機的軟硬件方面的優(yōu)勢依然遠遠超出其他國家。