美中科技搏弈新战场:超级计算能力的大角斗

神威·太湖之光是第一台完全使用中国研发芯片的超级电脑,一度是全球运算能力最强大的超级电脑。 图片版权 XINHUA
Image caption 神威·太湖之光是第一台完全使用中国研发芯片的超级电脑,一度是全球运算能力最强大的超级电脑。

美国商务部早前下令禁止美国公司向中兴出售电子零部件,令中兴进入“休克”状态,也暴露了中国芯片制造技术的短板。美国2015年也曾禁止美国芯片制造商英特尔(Intel)向中国的超级电脑实验室出售处理器,却无阻当时中国的超级电脑发展,一年后更利用全国产技术制造出世界上最快的超级电脑。

多名美国学者六月发布最新一期全球500大超级电脑排行榜,美国自2013年首次重回榜首,击败由中国国家超级计算无锡中心和清华大学管理的“神威·太湖之光”超级电脑,但中国仍然拥有上榜最多的超级电脑,达206台。

中国可以建成国产的超级电脑,但智能手机等一般电子产品却仍十分依赖外国进口。专家认为,中国发展超级电脑要吸取芯片行业的教训,进口外国科技的同时也必须发展自身的技术,“两条腿都要有”。

不同发展路径

华为、小米、Vivo和OPPO等中国智能手机生产商近为迅速冒起,调查机构Statista资料显示,2018年首季全球出售的智能手机当中,这四家中国公司占据率为27%。

可是,这些手机大部依靠从外国进口的零件。美国市场研究企业ABI Research早前发布报告指,中兴的Axon M手机零件大部份都来自美国,只有小部份来自中国。新近上市的小米8也使用了美国高通公司(Qualcomm)的芯片。

北京航空航天大学教授钱德沛接受BBC中文采访时指出,超级电脑与智能手机与一般消费电子产品的一些运作的概念很相似,但在技术层面却十分不同,而且超级电脑与智机手机的功能十分不同,要把一方的研究成果转移到另一方不是一件容易的事。



他举例说,一般电子产品讲求省电,软件的兼容性、实用性要求也比较高,这与超级电脑的要求十分不同。“我们可以花比较大的力气来造出我们自己的超级电脑处理器,它们也不需要完全像消费类产品般兼容,让所有的软件都能跑。我们只要把自己的系统、软件做好就可以。”

中国的超级电脑发展目前主要仍然靠政府投资。美国田纳西大学教授唐加拉(Jack Dongarra)向BBC中文指出,中国在2001年几乎没有超级电脑系统,但近年向超级电脑发展投放大量资金,令中国在这方面发展迅速,到今年在TOP500排行榜上独占鳌头,发展速度超过所有其他国家。

钱德沛认为,私人公司的投资讲求回报,政府的资金投入却没有这个顾虑,这也是为何超级电脑发展在中国政府支持下发展迅速。

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Image caption 中国国家超算天津中心在五月向外展示"天河三号"的原型机。此前,天河1A和2A分别都获评为全球最强的超级电脑。

为何要发展超级电脑?

超级电脑最重要部份是芯片,它们大都装有上千、甚至上万枚芯片,让它们拥有十分强大的运算能力。超级电脑同时配备特殊的操作系统,负责管理这些芯片之间如何合作,进行一系列复杂的运算。

唐加拉指,科学家和制造业能利用超级电脑的强大运算能力,模拟一些十分复杂的情况。

他举例说,美国通用汽车在研发新的汽车款式时会进行撞击测试,验证汽车的安全设施有没有发挥应有作用。通用汽车在2013年宣布利用超级电脑模拟撞击测试取代部份真实测试,每次能节省约35万美元测试费用。

另外,超级电脑在天气和气候预报、金融分析、石油钻探等方面也能大派用场。

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Image caption 超级电脑强大的运算能力,让气象学家能模拟像气候等复杂的情况。

中国快速追赶

中国国防科学技术大学分别在2010和2013年建造天河1A和天河2A超级电脑,它们都获TOP500评为当年全球运算能力最强的超级电脑,但两者都主要使用英特尔和另一家美国公司AMD提供的芯片。美国政府2015年4月宣布禁止英特尔向包括中国国防科学技术大学等机构出售芯片,但这无阻中国的超级电脑技术发展。

太湖之光在2016年取代天河2A成为全球最强的超级电脑。根据中国国家超级计算无锡中心的介绍,太湖之光使用四万多枚上海国家高性能集成电路设计中心研发的SW26010处理器,这种处理器使用位于中国江苏省的江南计算技术研究所研发的“申威”芯片架构,作业系统是Linux系统改编而成的神威睿思系统。

美国田纳西大学教授杰克·唐加拉认为,要研发新的电脑芯片架构“不是一件容易的事”,因为研究院同时需要研发作业系统、编译器和一系列的软件。他认为美国在2015年禁止英特尔向中国出售芯片,令中方投放大量资源到高阶电脑研究,发展出今天“可以跟美国媲美”的技术。

钱德沛也指出,中国近年经济发展让中央和地方政府可以提供足够资金支持这方面的研究,令中国超级电脑过去十几年的发展很快,甚至“超过常规速率”。

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中国制造2025

中国如何克服技术问题?

中国制造手机芯片方面并不是毫无进展。华为的手机主要使用自己研发的麒麟芯片,但华为仍需使用从美国入口的机器制造麒麟芯片,部份过程也需要台湾台积电公司代工,并不是完全自主。

钱德沛认为,中国在长远来说必须自主发展,尤其必须掌握如处理器、存储设备等的核心技术,但同时要明白中国现在的技术发展不可能立刻院全排除使用其他国家的产品,因为有些时候这样做在经济上更“划算”。“如果人家并不封锁我们,他卖给我们而且价钱比我们自己来便宜,我们当然可以用。”

但钱德沛同时指出,进口外国科技的同时,中国也必须发展自身的技术,“两条腿都要有”。

“这样,你既可以从经济上出发选择最合适的一套,你也不可以放弃自己的那一块。因为如果自己那一块没有了,人家又不给你,你就完蛋了,像中兴一样。”

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