美中科技搏弈新戰場:超級計算能力的大角鬥

神威·太湖之光是第一台完全使用中國研發芯片的超級電腦,一度是全球運算能力最強大的超級電腦。 圖片版權 XINHUA
Image caption 神威·太湖之光是第一台完全使用中國研發芯片的超級電腦,一度是全球運算能力最強大的超級電腦。

美國商務部早前下令禁止美國公司向中興出售電子零部件,令中興進入「休克」狀態,也暴露了中國芯片製造技術的短板。美國2015年也曾禁止美國芯片製造商英特爾(Intel)向中國的超級電腦實驗室出售處理器,卻無阻當時中國的超級電腦發展,一年後更利用全國產技術製造出世界上最快的超級電腦。

多名美國學者六月發佈最新一期全球500大超級電腦排行榜,美國自2013年首次重回榜首,擊敗由中國國家超級計算無錫中心和清華大學管理的「神威·太湖之光」超級電腦,但中國仍然擁有上榜最多的超級電腦,達206台。

中國可以建成國產的超級電腦,但智能手機等一般電子產品卻仍十分依賴外國進口。專家認為,中國發展超級電腦要吸取芯片行業的教訓,進口外國科技的同時也必須發展自身的技術,「兩條腿都要有」。

不同發展路徑

華為、小米、Vivo和OPPO等中國智能手機生產商近為迅速冒起,調查機構Statista資料顯示,2018年首季全球出售的智能手機當中,這四家中國公司佔據率為27%。

可是,這些手機大部依靠從外國進口的零件。美國市場研究企業ABI Research早前發佈報告指,中興的Axon M手機零件大部份都來自美國,只有小部份來自中國。新近上市的小米8也使用了美國高通公司(Qualcomm)的芯片。

北京航空航天大學教授錢德沛接受BBC中文採訪時指出,超級電腦與智能手機與一般消費電子產品的一些運作的概念很相似,但在技術層面卻十分不同,而且超級電腦與智機手機的功能十分不同,要把一方的研究成果轉移到另一方不是一件容易的事。



他舉例說,一般電子產品講求省電,軟件的兼容性、實用性要求也比較高,這與超級電腦的要求十分不同。「我們可以花比較大的力氣來造出我們自己的超級電腦處理器,它們也不需要完全像消費類產品般兼容,讓所有的軟件都能跑。我們只要把自己的系統、軟件做好就可以。」

中國的超級電腦發展目前主要仍然靠政府投資。美國田納西大學教授唐加拉(Jack Dongarra)向BBC中文指出,中國在2001年幾乎沒有超級電腦系統,但近年向超級電腦發展投放大量資金,令中國在這方面發展迅速,到今年在TOP500排行榜上獨佔鰲頭,發展速度超過所有其他國家。

錢德沛認為,私人公司的投資講求回報,政府的資金投入卻沒有這個顧慮,這也是為何超級電腦發展在中國政府支持下發展迅速。

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Image caption 中國國家超算天津中心在五月向外展示"天河三號"的原型機。此前,天河1A和2A分別都獲評為全球最強的超級電腦。

為何要發展超級電腦?

超級電腦最重要部份是芯片,它們大都裝有上千、甚至上萬枚芯片,讓它們擁有十分強大的運算能力。超級電腦同時配備特殊的操作系統,負責管理這些芯片之間如何合作,進行一系列複雜的運算。

唐加拉指,科學家和製造業能利用超級電腦的強大運算能力,模擬一些十分複雜的情況。

他舉例說,美國通用汽車在研發新的汽車款式時會進行撞擊測試,驗證汽車的安全設施有沒有發揮應有作用。通用汽車在2013年宣佈利用超級電腦模擬撞擊測試取代部份真實測試,每次能節省約35萬美元測試費用。

另外,超級電腦在天氣和氣候預報、金融分析、石油鑽探等方面也能大派用場。

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Image caption 超級電腦強大的運算能力,讓氣象學家能模擬像氣候等複雜的情況。

中國快速追趕

中國國防科學技術大學分別在2010和2013年建造天河1A和天河2A超級電腦,它們都獲TOP500評為當年全球運算能力最強的超級電腦,但兩者都主要使用英特爾和另一家美國公司AMD提供的芯片。美國政府2015年4月宣佈禁止英特爾向包括中國國防科學技術大學等機構出售芯片,但這無阻中國的超級電腦技術發展。

太湖之光在2016年取代天河2A成為全球最強的超級電腦。根據中國國家超級計算無錫中心的介紹,太湖之光使用四萬多枚上海國家高性能集成電路設計中心研發的SW26010處理器,這種處理器使用位於中國江蘇省的江南計算技術研究所研發的「申威」芯片架構,作業系統是Linux系統改編而成的神威睿思系統。

美國田納西大學教授傑克·唐加拉認為,b要研發新的電腦芯片架構「不是一件容易的事」,因為研究院同時需要研發作業系統、編譯器和一系列的軟件。他認為美國在2015年禁止英特爾向中國出售芯片,令中方投放大量資源到高階電腦研究,發展出今天「可以跟美國媲美」的技術。

錢德沛也指出,中國近年經濟發展讓中央和地方政府可以提供足夠資金支持這方面的研究,令中國超級電腦過去十幾年的發展很快,甚至「超過常規速率」。

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中國製造2025

中國如何克服技術問題?

中國製造手機芯片方面並不是毫無進展。華為的手機主要使用自己研發的麒麟芯片,但華為仍需使用從美國入口的機器製造麒麟芯片,部份過程也需要台灣台積電公司代工,並不是完全自主。

錢德沛認為,中國在長遠來說必須自主發展,尤其必須掌握如處理器、存儲設備等的核心技術,但同時要明白中國現在的技術發展不可能立刻院全排除使用其他國家的產品,因為有些時候這樣做在經濟上更「划算」。「如果人家並不封鎖我們,他賣給我們而且價錢比我們自己來便宜,我們當然可以用。」

但錢德沛同時指出,進口外國科技的同時,中國也必須發展自身的技術,「兩條腿都要有」。

「這樣,你既可以從經濟上出發選擇最合適的一套,你也不可以放棄自己的那一塊。因為如果自己那一塊沒有了,人家又不給你,你就完蛋了,像中興一樣。」

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