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超級電腦世界爭霸戰的啟示錄─美中經濟(14)

閱讀時間約 8 分鐘
作者:陳華夫
根據媒體報導,2020/6月全球超級計算機500強榜單顯示,第一名是日本的「富岳」,它的運算能力是415.53 petaFLOPS,比第二名的美國IBM超級電腦「高峰」(Summit)的148 petaFLOPS快三倍,而第三名也是美國,第四、五名則是中國的超級電腦。(按:所謂FLOPS (Floating-point operations per second)是每秒浮點運算次數,而一petaFLOPS = 每秒一千兆(10的15次方)次的浮點運算,比通常「筆電」的運算速度gigaFLOPS(10的9次方)快一百萬倍(10的6次方))
(圖片來源:超級電腦─維基百科
「富岳」超級電腦 是由日本的理化學研究所(RIKEN)和富士通公司共同合作打造,該晶片技術是日本軟銀集團旗下的安謀(ARM)控股公司設計的ARM技術架構,富士通表示,這是繼富士通的超級電腦「K」在2011年奪冠以來,日本超級電腦再次拿下榜首。證明安謀已經足以在高性能電腦計算領域與英特爾(intel)競爭。(請看軟銀斥234億英鎊收購英國晶片巨頭ARM,創歐洲科技界併購紀錄
超級電腦比一般的電腦快一百萬(10的6次方)以上的主要原因是它採用異構計算(Heterogeneous computing)架構─即使用不同類型的「處理器」來處理不同類型的計算任務。常見的「處理器」包括:CPU、GPGPU(General-Purpose Graphics Processing Units)、GPDSP(General-Purpose Digital Signal Processor)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)和其它類型的眾(多)核「處理器」等。異構計算架構的超級電腦至少採用2種類型的「處理器」,其中,通用的CPU負責複雜邏輯的調度和串行(Serial)任務,其它的GPGPU、GPDSP、ASIC、FPGA等「處理器」,負責並行計算(Parallel Computing)的任務,以加速超級電腦的計算速度。(見拙文蘋果新款「M1晶片」之AI晶片爭霸戰─科技與智慧(15)
目前世界上高效能運算(HPC)的主流架構是Intel x86 架構,為了避免 x86 技術外流,Intel 與 AMD 於 2009 年簽署了交叉協議,禁止協力廠商對外轉讓 x86 架構授權。2019/6/21日,美國商務部將中國相關的 5 間超級電腦業者,列入禁令的實體名單,禁止美國企業科技出貨給這些企業,其中三家是超微半導體(AMD)中國合作的相關企業,包含天津海光、成都海光與中科曙光。
此前華爾街日報有報導,AMD曾洩漏技術機密給中國公司。但根據 Tom’s hardware 於2019/6 Computex 2019 對 AMD CEO Lisa Su 的訪談,她表示第二代的 Zen 2 架構將不會授權給天津海光,雙方的合作只會停留在第一代Zen 1的架構,也就是說中國將無法取得更進一步的架構授權,在美國商務部禁令生效後,天津海光委託的晶圓代工廠也無法使用美國科技生產這款晶片。(按:AMD的 Zen 2 架構,採用台積電最新的 7nm 製程,對 Intel 公司的Intel x86 很大的威脅)
美國禁止中國取得 Intel x86 架構處理器之後,中國於 2015 年啟用「神威太湖之光」超級電腦,成為 2018 年 8月以前世界最快的超級電腦,但它並沒有採用 Intel x86 架構,而是採用異構計算架構,堆疊了達 40,960 顆的 DEC Alpha 架構處理器(該架構專利已經過期),並聯起來擁有一共10,649,600 個 CPU 核心,它並持續尋找如安謀(ARM)、開源的 RISC-V 以及除了Intel及AMD,另一家擁有 x86 架構處理器技術的「上海兆芯積體電路公司」(技術來自威盛電子)等x86以外的架構。
超級電腦的應用領域非常廣泛,可以用在氣候預報、石油勘探、藥物開發和汽車設計等方面。在醫學領域,對人體血流進行模擬與分析,可以即時判定病人是否會發生腦中風的風險,及DNA測序等,而「富岳」目前已用於新冠病毒的診斷與傳播。在人工智慧領域,可以應用到電腦圍棋對弈中,每一手到終局的模擬。(請看拙文「人工智慧」的AlphaGo「圍棋革命」─圍棋的本質(1)),而在軍事方面的破解密碼和發展核武(核爆炸模擬)等都需要高速處理大量複雜計算。
2020/12/4日中國科學技術大學宣布,該校研究團隊與中科院上海微系統所、國家平行電腦工程技術研究中心合作,構建了76個光子的量子計算原型機「九章」。其速度比去年谷歌發布的53個超導比特量子計算原型機「懸鈴木」快一百億倍。《科學》雜誌評價,「九章」是最先進的實驗及重大成就,但量子優越性實驗不能一蹴而就,最終量子並行性會產生傳統計算機無法企及的算力。(見拙文美中「量子科技」爭霸戰─科技與智慧(8)
大陸在超級計算、軌道交通、量子資訊、增材製造等領域也取得了一系列突破。比如,在超級計算方面繼續保持優勢,在世界超算前500排名中,大陸超級電腦台數占45%。(見5年攀升15名 陸創新力排第14
請看「陳華夫專欄」─美中經濟─系列文章:

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思想家─理解、解釋、預測世界。發表:9篇「深度政經分析」、6篇「現代開悟之洞識」、10篇「學習的本質」、13篇「美中關係」、4篇「驀然回首」、21篇「文學與藝術」、36篇「科技與智慧」、9篇「圍棋的本質」、40篇「美中經濟」、28篇「美股的本質」、12篇「美聯儲的本質」、12篇「貨幣及美元的本質」,共201篇。
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