中國超級電腦即將接近量子效能 - 電子工程專輯

該系統基於AMD Epyc Rome CPU和Nvidia A100 GPU。

本輪值得注意的新晉者還包括四個俄羅斯的超級電腦系統，排名位於19~43名之間。

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該團隊的論文「ClosingtheQuantumSupremacyGap:AchievingReal-TimeSimulationofaRandomCircuitUsingaNewSunwaySupercomputer」(縮小量子霸權差距：利用全新神威超級電腦實現隨機電路的即時模擬)描述了他們如何使用新型超級電腦來模擬隨機量子電路。

事實上，Google對其2019年研發出的Sycamore量子電腦自稱「量子霸權」，當時頗受爭議，而此次中國團隊採用的即為同一測試基準。

Google曾聲稱，Sycamore量子電腦在200秒內能完成的運算任務，像Summit這樣的經典超級電腦需要一萬年才能完成。

這一說法當時就遭到IBM的批駁，認為真實數字可能只是2.5天。

而最新的中國超級電腦結合了中國團隊的演算法研究，在304秒內就能完成相同的運算任務。

看起來量子電腦似乎仍然比經典超級電腦略勝一籌，但差距無疑在縮小。

據該論文描述，基於神威的超級運算機具有1.2ExaFLOPS的單精確度性能。

雖然這並沒有從官方上證實中國所具備的Exascale性能的傳聞(1.2ExaFLOPS為單精確度，而「Exascale」這個術語則需要1ExaFLOPS的雙精確度性能)，但這款新型超級電腦似乎確實是世界上最強大的超級電腦之一。

儘管它尚未命名，但可以確定，這項研究採用了4,190萬個神威RISC處理器核心進行運算。

[有獎小測驗]帶iCOUPLER隔離的RS-485通訊小測驗 超級電腦500強出爐 人們都對世界上首個Exascale系統翹首以待，但全球超級電腦排行榜500強HPC基準測試結果顯示，前十名幾乎沒有變化。

中國並沒有為其基於神威的新型超級電腦系統報名參加評選，而2021年末上線的美國1.5ExaFLOPS系統Frontier似乎也還沒有準備好(圖1)。

在中國新型超級電腦和美國Frontier缺席的情況下，500強榜首仍然是衛冕者Fugaku，這個記錄自2020年6月以來就一直保持著。

這台日本超級電腦的高性能Linpack(HPL)基準分數為442PFLOPS，是排名第二的超級電腦Summit性能的三倍。

  圖1：1.5ExaFLOPS的Frontier將成為美國第一個Exascale超級電腦系統。

(來源：OakRidgeNationalLaboratory)   事實上，前十名幾乎沒有變化，唯一的新進者是排在第十位的微軟Azure超級電腦Voyager-EUS2。

該系統基於AMDEpycRomeCPU和NvidiaA100GPU。

本輪值得注意的新晉者還包括四個俄羅斯的超級電腦系統，排名位於19~43名之間。

總體而言，本輪競賽中，中國進入500強的系統從186個下降到173個，而美國從123個增加到150個。

MLPerfHPC得分 大會還公佈了AI基準測試套件MLPerfHPC的測試結果。

這種基準測試專門用來衡量AI性能——AI在科學工作中的佔比正變得越來越大。

與上一輪提交相比，最佳基準測試結果提高了4~7倍，這說明，新一代超級電腦無論是硬體、軟體還是系統規模都有大幅的提升。

除了日本Fugaku由其基於Arm的CPU提供支持，沒有使用加速器之外，其他所有提交都由Nvidia的GPU加速器提供支援，具體包括P100、V100和A100。

Nvidia還是CosmoFlow和DeepCAM基準測試中的贏家。

CosmoFlow被用於根據宇宙學圖像資料進行物理量的估計。

最佳CosmoFlow測試結果為，採用1024個NvidiaA100-SXM4-80GBGPU能夠在8.04分鐘內完成訓練，而Fugaku則是用512個CPU在114.35分鐘內對其進行管理。

DeepCAM被用於在氣候模擬資料中辨識颶風和大氣流。

在此，Nvidia仍居魁首，這次使用了相同的GPU但數量翻倍，時間為1.67分鐘。

美國LawrenceBerkeleyNationalLaboratory則跑贏了新的OpenCatalyst基準測試，他們採用了512個40GB版本相同的NvidiaGPU，訓練時間為111.86分鐘。

OpenCatalyst主要用於根據圖形的連通性預測分子構型的能量。

提交人表示，將圖形網路包含進來非常重要，因為它反映了材料科學和化學工作負載的最新技術水準。

其運算特性不同於其他類型的神經網路，因為它們往往具有稀疏性，而且不同的資料集會導致網路具有不同的結構和連線性，這會導致負載的不均衡，從而使負載難以有效地平行。

另外，測試中還導入了新的性能指標——弱縮放模式意味著系統能夠同時訓練同一模型的多個實例。

其目標是要獲得對共用資源(如儲存系統和互連)的影響。

多裸晶(Multi-Die)GPU 就在本屆SC21大會之前，部分半導體公司發佈了一些重要公告。

大會前不久，AMD推出了首款多裸晶GPU。

AMDInstinctMI200將包含兩個GPU裸晶，它們之間透過一種新的2.5D矽橋技術(高架扇出橋，EFB)連接。

該公司表示，與嵌入式矽橋架構競爭技術不同，這項技術支援標準的襯底和組裝技術。

MI200將是第一款基於AMD第二代CDNA2架構的GPU，該架構針對運算密集型HPC和AI工作負載進行了最佳化。

與去年的第一代產品MI100相比，這款新元件尺寸大1.8倍，擁有220個運算單元和880個矩陣核心。

MI200還將擁有多達8個HBM2e記憶體堆疊，從而成為第一款具有128GBHBM2e記憶體的GPU。

其記憶體容量是MI100的4.7倍，記憶體頻寬是MI100的2.7倍。

其FP64向量運算峰值性能為47.9TFLOPS，FP64矩陣數學峰值性能為95.7TFLOPS。

  圖2：AMD首款多裸晶GPUMI200。

(來源：AMD)   據了解，美國首個Exascale超級電腦Frontier就將採用AMDInstinctMI200GPU。

「當我們去想我們這一代人所面臨的最重要的挑戰，例如能源轉型、氣候變化，以及克服我們目前所面臨的新冠疫情等問題時，Frontier將使我們能夠利用由AMD處理器所驅動並提供支援的機器的能力來應對這些重要挑戰。

」美國橡樹嶺國家實驗室(OakRidgeNationalLaboratory，Frontier的所在地)實驗室主任ThomasZacharia表示，「這使得MI200成為目前科學家們可利用的最強大的處理器。

其單個GPU的性能就比目前美國最快超級電腦頂點的整個節點還要強大。

」 Zacharia表示，Frontier將很快上線，並於明年年初提供給科學家。

模擬地球 Nvidia共同創辦人暨執行長黃仁勳在NvidiaGTC大會開幕主題演講中透露，該公司將建造一台新的超級電腦Earth2，它將成為地球的數位孿生，主要用來模擬和預測氣候的變化(圖3)。

黃仁勳還透露，Earth2將全部由Nvidia出資開發，其規模將與Nvidia內部的Selene超級電腦和用於醫學研究的Cambridge-1UK設備大致相同。

他補充，Earth2的架構將使其成為「有史以來最節能的超級電腦」，不過，這台超級電腦具體位於何處還未定。

  圖3：Earth2將致力於模擬和預測氣候變化。

(來源：Nvidia)   (參考原文：SC21:ChineseSupercomputerApproachesQuantumPerformance，bySallyWard-Foxton) 本文原刊登於EDNChina2022年1月刊           訂閱EETimesTaiwan電子報 加入我們官方帳號LINE@，最新消息一手掌握！ 分享TwitterFacebookLinkedInPrintMoreRedditTumblrPinterestPocketTelegramWhatsAppSkype Related 文章Tag: AirPodCPUDeepCAMFugakuHPC基準測試HPL基準SC21人工智慧全球超級運算大會超級電腦 發表評論 取消回覆 YoumustRegisteror Logintopostacomment. 訂閱EETimesTaiwan電子報 最新文章 最熱門文章 2022-03-21 助力折疊手機持續開發　分析檢測功不可沒 2022-03-21 折疊螢幕手機市場總覽 2022-03-21 日本東北強震對半導體相關生產初步判定暫無礙 2022-03-21 增強型閘極驅動器為電力電子提供短路保護 2022-03-18 美業者利用量子工程材料提升電晶體性能 2021-10-21 新標準讓嵌入式快閃記憶體元件更容易替換 2020-01-13 用AI幫你的廣告文案找靈感！ 2019-07-03 從雲端走入凡間：「AIattheEdge」商機發酵中 2020-11-09 智慧家庭尚未準備就緒 2020-11-24 半導體製造需要更具彈性的策略 2020-12-07 又是不怎麼智慧的智慧家庭設定… 2020-10-26 AiP技術為毫米波雷達帶來的演進與創新 2020-09-23 振興美國晶片製造業就對了？學者提異見 2020-08-12 H1-B簽證凍結　美科技業憂人才流失 2020-06-24 為何從不曾在高壓電線上看到鳥兒？ 最新文章 CMOS影像感測器 2022-03-21 助力折疊手機持續開發　分析檢測功不可沒 平板 2022-03-21 折疊螢幕手機市場總覽 半導體上游原物料 2022-03-21 日本東北強震對半導體相關生產初步判定暫無礙 IGBT 2022-03-21 增強型閘極驅動器為電力電子提供短路保護 PMIC 2022-03-18 美業者利用量子工程材料提升電晶體性能 最熱門文章 JEDEC 2021-10-21 新標準讓嵌入式快閃記憶體元件更容易替換 CES 2020-01-13 用AI幫你的廣告文案找靈感！ EDA/IP技術 2019-07-03 從雲端走入凡間：「AIattheEdge」商機發酵中 ConnectedHomeoverIP 2020-11-09 智慧家庭尚未準備就緒 3DIC 2020-11-24 半導體製造需要更具彈性的策略 EET電子工程專輯©2022本網站內之全部圖文，係屬於eMediaAsiaLtd所有，非經本公司同意不得將全部或部分內容轉載於任何形式之媒體 關於我們 隱私政策 用戶協議 繼續瀏覽網站