超级计算机研究报告-AMiner-2019.6-33页_1mb

超级计算机研究报告总结

核心内容

超级计算机作为高性能计算技术的代表，具有极高的计算速度和存储容量，广泛应用于多个高技术领域。其发展经历了国防驱动、公司主导、蓬勃发展和多向发展阶段，当前以异构并行计算为基础，采用高性能硬件和并行计算技术，成为解决复杂科学问题的关键工具。

主要观点

• 超级计算机在多个领域具有重要价值，包括天气预测、污染防控、油气勘探、生物医药、工程仿真、航天器研发、海洋环境工程、建筑信息模型等。
• 超级计算机的性能评价体系包括TOP500（计算速度）、Green500（能效）、戈登·贝尔奖（应用创新）。
• 当前超级计算机领域正向E级（10$^{18}$ flops）系统发展，代表了未来计算技术的前沿方向。
• 超级计算机技术分为三个层次：基础层、中间层和应用层，其中中间层是连接理论与实际应用的重要支撑。

关键信息

超级计算机发展脉络

典型超级计算机简介

• Summit：美国橡树岭国家实验室，由IBM制造，具有强大的计算能力。
• 神威·太湖之光：中国国家并行计算机工程技术研究中心制造，曾位居TOP500榜首。
• Sierra：美国劳伦斯利福摩尔国家实验室，由IBM制造，用于核武器研究。

超级计算机技术分层

超级计算机应用领域

• 油气勘探：利用高性能计算技术处理复杂地质数据，提升勘探效率。
• 生物医药与智能医疗：借助高性能计算实现基因测序、药物研发和智能诊断。
• 工程仿真与航天器研发：用于模拟复杂系统，提升设计精度。
• 天气预报与雾霾预警：数值天气预报系统依赖超级计算机的高性能计算能力。
• 海洋环境工程：用于模拟海洋环流和灾害预测。
• 建筑信息模型（BIM）：提高工程效率和质量，推动智慧城市建设。

人才分布

• 全球超级计算机领域TOP1000学者中，美国学者最多且最为集中，中国紧随其后。
• 男性学者占97%，女性占3%，性别比例严重失衡。
• 中国学者主要集中在北京和广州等地。

国外代表性学者

• Jack Dongarra：美国田纳西大学教授，擅长高性能计算与并行算法。
• Ian T. Foster：芝加哥大学教授，研究数据科学与学习。
• Marc Snir：以色列美国计算机科学家，研究并行算法与体系结构。
• Bronis R. De Supinski：劳伦斯利弗莫尔国家实验室首席技术官，研究数据挖掘与性能分析。
• Satoshi Matsuoka：日本东京工业大学教授，研究超级计算机系统软件，曾获“戈登·贝尔”奖。

国内代表性学者

• 杨广文：清华大学博导，研究高性能计算与分布式系统。
• 廖湘科：国防科技大学院长，神威·太湖之光总设计师。
• 钱德沛：北京航空航天大学教授，研究高性能计算机体系结构。
• 王恩东：中国工程院院士，研究高效能服务器和存储技术。
• 杨超：中国科学院软件研究所研究员，研究大气动力学模拟算法。

国际市场现状

• 2018年6月TOP500排名：
  • 中国：206台，占41.2%，包括神威·太湖之光、天河-2A等。
  • 美国：124台，占24.8%，包括Summit、Sierra、天河-2等。
  • 日本：36台，占7.2%，包括ABCI、京等。
  • 其他国家：英国、德国、法国、荷兰、韩国、爱尔兰等均有一定数量的超级计算机进入TOP500。

超级计算机发展趋势

• 速度大幅提升：当前TOP500超级计算机普遍达到P级（10$^{15}$ flops）运算速度。
• AI与超级计算机融合：随着大数据和人工智能的发展，超级计算机在AI领域的应用日益广泛。
• 量子计算机：IBM在2017年底推出50量子比特的量子计算原型机，被视为未来计算的突破方向。
• 生物计算机：以蛋白质分子为材料，模仿人脑机制，成为研究热点之一。

版权声明

本研究报告由AMiner团队独家拥有，仅供订阅用户内部参考使用。未经许可，不得以任何方式公开发布、复制或提供给其他单位或个人。引用需注明出处为“AMiner.org”，并不得对报告内容进行有悖原意的删节或修改。