中国超级计算机“神威·太湖之光”和“天河二号”在超算领域异军突起，其综合能力已超越美国能源部全部21台超级计算机的能力总和。在主宰世界超级计算排行榜数十年后，美国如今处于落后地位，现正加紧布局推进下一代超级计算机的研发工作。

▲神威·太湖之光超级计算机是由国家并行计算机工程技术研究中心研制、安装在国家超级计算无锡中心的超级计算机

美国在研的主要超级计算机项目

①“顶峰”超级计算机。该项目由美国橡树岭国家实验室负责推进，“顶峰”超级计算机的运算能力将是中国“神威·太湖之光”的2倍；在2018年夏投入运行时，“顶峰”将能进行每秒20亿亿次浮点运算。

　　▲“顶峰”超级计算机

②美国首台百亿亿次级超算机A21。该计算机由阿贡国家实验室负责研制，将成为美国首台运行速度达到每秒百亿亿次浮点运算的超级计算机，计划于2021年研制完成。A21预计可以对从星系形成到燃烧气体湍流的一切事物进行模拟，新泽西州普林斯顿等离子体物理实验室的物理学家计划使用A21来模拟聚变反应堆内部的等离子体物理过程。

转变计划加快研发速度

自2013年以来，中国一直是全世界最强超级计算机的拥有者，并有望在2020年推出首台百亿亿次级超级计算机。为应对这一挑战，美国能源部最初采用了“双路并进”的策略，资助研发2台超级计算机，作为通往百亿亿次级超级计算机的“踏脚石”。“顶峰”就是其中之一，其制造商IBM和英伟达公司致力于将CPU与图形处理单元结合起来，这对于复杂视觉模拟计算来说可以加快速度并提高效率。与此同时，英特尔公司和克雷公司也在建造“顶峰”计算机的姊妹版——运行速度可达每秒18亿亿次的“极光”（Aurora）超级计算机。

但是，为加快研发速度，美国能源部在2017年秋调整发展策略，即放弃“极光”计划，替换为发展A21超级计算机。A21具有独特的体系结构，其设计重点在于减少在处理器之间进行远距离数据传输的需求，因为这种过程极其耗能；A21需要25~30兆瓦功率，仅是“顶峰”的2倍左右。A21将是美国首台百亿亿次级超算机，可能使美国下一代超算能力提前2年实现。如果A21计划按期完成，可使美国不至于落后中国太远。

全球超级计算机竞赛

2018年夏，在橡树岭国家实验室组装的“顶峰”超级计算机投入运行后，有望成为全世界最强计算机；根据中国2015年发布的“十三五规划”，中国将在2020年年底前推出首台百亿亿次级超级计算机，比A21提前整整一年时间。中国建成首台百亿亿次级计算机后，可能会再次从美国手中夺回榜首位置；日本也计划在位于神户的RIKEN计算科学高级研究所组装百亿亿次级机器，作为“京”超级计算机的继任者，其交付可能会推迟到2021年或2022年；欧盟可能将在2021年跨过百亿亿次级超算门槛。但这些都不会是世界超级计算机竞赛的终点，不管是美国、中国、日本还是欧盟，都会继续开拓新疆域，从而在广泛的科学学科、国防科技、工业技术和计算机产品领域保持竞争力。