2023超級計算機(jī)行業(yè)分析及發(fā)展趨勢預(yù)測

• 黃文玉 2023年3月10日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 1400 92
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超級計算機(jī)，是指能夠執(zhí)行一般個人電腦無法處理的大量資料與高速運算的電腦。就超級計算機(jī)和普通計算機(jī)的組成而言，構(gòu)成組件基本相同，但在性能和規(guī)模方面卻有差異。

一、超級計算機(jī)的概念

超級計算機(jī)，是指能夠執(zhí)行一般個人電腦無法處理的大量資料與高速運算的電腦。就超級計算機(jī)和普通計算機(jī)的組成而言，構(gòu)成組件基本相同，但在性能和規(guī)模方面卻有差異。超級計算機(jī)主要特點包含兩個方面：極大的數(shù)據(jù)存儲容量和極快速的數(shù)據(jù)處理速度，因此它可以在多種領(lǐng)域進(jìn)行一些人們或者普通計算機(jī)無法進(jìn)行的工作。

超級計算機(jī)可以代表一個國家在信息數(shù)據(jù)領(lǐng)域的綜合實力，甚至可以說影響到國家在世界科學(xué)技術(shù)上的地位，不僅如此，在大數(shù)據(jù)時代即將到來之際，超級計算機(jī)的實際應(yīng)用也相當(dāng)可觀。

二、超級計算機(jī)的優(yōu)勢及類型

超級計算機(jī)(巨型計算機(jī))是相對于大型計算機(jī)而言的一種運算速度更高、存儲容量更大、功能更完善的計算機(jī)。它通常是指每秒中能運算5000萬次以上、存儲容量超過百萬個字節(jié)的電子計算機(jī)。超級計算機(jī)信息處理能力比個人計算機(jī)快一到兩個數(shù)量級以上，它在密集計算、海量數(shù)據(jù)處理等領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。作為高性能計算技術(shù)產(chǎn)品的超級計算機(jī)，又稱巨型機(jī)，是與高性能計算機(jī)或高端計算機(jī)相對應(yīng)的概念。

超級計算機(jī)具有很強(qiáng)的計算和處理數(shù)據(jù)的能力，主要特點表現(xiàn)為高速度和大容量，配有多種外部和外圍設(shè)備及豐富的、高功能的軟件系統(tǒng)。超級計算機(jī)采用渦輪式設(shè)計，每個刀片就是一個服務(wù)器，能實現(xiàn)協(xié)同工作，并可根據(jù)應(yīng)用需要隨時增減。以我國第一臺全部采用國產(chǎn)處理器構(gòu)建的“神威·太湖之光”為例，它的持續(xù)性能為9.3億億次/秒，峰值性能可以達(dá)到12.5億億次/秒。通過先進(jìn)的架構(gòu)和設(shè)計，實現(xiàn)了存儲和運算的分開，確保用戶數(shù)據(jù)、資料在軟件系統(tǒng)更新或CPU升級時不受任何影響，保障了存儲信息的安全，真正實現(xiàn)了保持長時、高效、可靠的運算并易于升級和維護(hù)的優(yōu)勢。

根據(jù)處理器的不同，可以把超級計算機(jī)分為兩類，采用專用處理器或者采用標(biāo)準(zhǔn)兼容處理器。前者可以高效地處理同一類型問題，而后者則可一機(jī)多用，使用范圍比較靈活、廣泛。專一用途計算機(jī)多見于天體物理學(xué)、密碼破譯等領(lǐng)域。國際“象棋高手”“深藍(lán)”、日本的“地球模擬器”都屬于這樣的超級計算機(jī)，很多超級計算機(jī)是非專用系統(tǒng)，服務(wù)于軍事、醫(yī)藥、氣象、金融、能源、環(huán)境和制造業(yè)等眾多領(lǐng)域。

三、超級計算機(jī)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)顯示，2019年全球超算行業(yè)市場規(guī)模為276.78億美元，同比增長0.5%;2020年受新冠疫情的影響，部分HPC廠商的關(guān)閉與延遲產(chǎn)品出貨的原因，市場規(guī)模下降至239.81億美元，同比下降13.4%。從全球超算行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域來看，2020年全球超算行業(yè)主要集中在國防、政府、CAE、機(jī)械設(shè)計、生命科學(xué)、DCCdistribution、EDA/IT/ISV、經(jīng)濟(jì)/金融等領(lǐng)域。應(yīng)用領(lǐng)域排前三的分別是國防、政府與CAE，市場份額分別占比18.2%、16.8%與12.4%。

超級計算機(jī)利用其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，幫助人們改變了解自然世界的方式，為社會提供巨大的利益。2016-2020年我國超級計算機(jī)性能整體呈上升態(tài)勢。從超級計算機(jī)平均性能來看，2020年11月Top500榜單中，世界TOP500超級計算機(jī)的Linpack性能都超過了1319TFlops，而中國TOP100機(jī)器的Linpack性能都超過了1869Tflops。

2021年11月16日,全球超級計算機(jī)500強(qiáng)榜單(TOP500)公布,日本計算科學(xué)研究中心于今年3月起正式運行的超級計算機(jī)“富岳”在運算速度等四項性能排名上位居世界第一。日媒稱，這也是“富岳”連續(xù)四期獲得“四冠”殊榮，該成績在全球尚屬首次。在榜單中，來自美國的超算“頂點”和“山脊”分列二三位，來自中國的超算“神威·太湖之光”，與上屆一樣位列第四。

據(jù)英國《新科學(xué)家》網(wǎng)站報道，歐洲目前運行速度最快的超級計算機(jī)“LUMI”已經(jīng)與一臺小型量子計算機(jī)“聯(lián)姻”，這種結(jié)合可以幫助研究人員找出讓量子計算機(jī)與超級計算機(jī)實現(xiàn)最佳配對的方法，為一種新型計算奠定基礎(chǔ)，以便更快速地解決復(fù)雜問題。

2022年，臉書母公司Meta正在建造世界上功能最強(qiáng)大的人工智能(AI)專用超級計算機(jī)，希望以非凡的計算能力開發(fā)AI模型，以研制出更好的語音識別工具，自動精準(zhǔn)地翻譯不同語言，并幫助構(gòu)建其3D虛擬元宇宙。

四、超級計算機(jī)行業(yè)未來發(fā)展前景

大數(shù)據(jù)時代的到來，超級計算機(jī)將會在未來信息化發(fā)展中大放光彩，首先是它和云計算，云儲存聯(lián)系在一起，為大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展提供保障。未來超級計算機(jī)很可能會發(fā)展為共享服務(wù)器云計算的形式，發(fā)揮它極強(qiáng)運算速度和大批量數(shù)據(jù)處理的優(yōu)勢。另一方面，超級計算機(jī)本身的架構(gòu)和組件方式可能也會有很大改變，尤其體現(xiàn)在體積的縮小，運行的輕量化，成本的縮小化。未來它將不僅僅是作為國家戰(zhàn)略的一種存在，而且會涉入商業(yè)領(lǐng)域，如此會更加刺激它的發(fā)展。

超級計算機(jī)作為一個國家信息化的一種重要體現(xiàn)，首先將會在國防科技，工業(yè)化，航天衛(wèi)星等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，其次它會在諸如氣象，物理，探測等領(lǐng)域顯現(xiàn)出它的優(yōu)勢。依靠強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和高速的運算能力，未來的超級計算機(jī)將會是大數(shù)據(jù)時代的重要工具。而且會進(jìn)一步普及到具體生活中來，為社會發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。

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