2023超級(jí)計(jì)算機(jī)行業(yè)分析及發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

• 黃文玉 2023年3月10日 來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 1400 92
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超級(jí)計(jì)算機(jī)，是指能夠執(zhí)行一般個(gè)人電腦無(wú)法處理的大量資料與高速運(yùn)算的電腦。就超級(jí)計(jì)算機(jī)和普通計(jì)算機(jī)的組成而言，構(gòu)成組件基本相同，但在性能和規(guī)模方面卻有差異。

一、超級(jí)計(jì)算機(jī)的概念

超級(jí)計(jì)算機(jī)，是指能夠執(zhí)行一般個(gè)人電腦無(wú)法處理的大量資料與高速運(yùn)算的電腦。就超級(jí)計(jì)算機(jī)和普通計(jì)算機(jī)的組成而言，構(gòu)成組件基本相同，但在性能和規(guī)模方面卻有差異。超級(jí)計(jì)算機(jī)主要特點(diǎn)包含兩個(gè)方面：極大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量和極快速的數(shù)據(jù)處理速度，因此它可以在多種領(lǐng)域進(jìn)行一些人們或者普通計(jì)算機(jī)無(wú)法進(jìn)行的工作。

超級(jí)計(jì)算機(jī)可以代表一個(gè)國(guó)家在信息數(shù)據(jù)領(lǐng)域的綜合實(shí)力，甚至可以說(shuō)影響到國(guó)家在世界科學(xué)技術(shù)上的地位，不僅如此，在大數(shù)據(jù)時(shí)代即將到來(lái)之際，超級(jí)計(jì)算機(jī)的實(shí)際應(yīng)用也相當(dāng)可觀。

二、超級(jí)計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)及類(lèi)型

超級(jí)計(jì)算機(jī)(巨型計(jì)算機(jī))是相對(duì)于大型計(jì)算機(jī)而言的一種運(yùn)算速度更高、存儲(chǔ)容量更大、功能更完善的計(jì)算機(jī)。它通常是指每秒中能運(yùn)算5000萬(wàn)次以上、存儲(chǔ)容量超過(guò)百萬(wàn)個(gè)字節(jié)的電子計(jì)算機(jī)。超級(jí)計(jì)算機(jī)信息處理能力比個(gè)人計(jì)算機(jī)快一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上，它在密集計(jì)算、海量數(shù)據(jù)處理等領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。作為高性能計(jì)算技術(shù)產(chǎn)品的超級(jí)計(jì)算機(jī)，又稱(chēng)巨型機(jī)，是與高性能計(jì)算機(jī)或高端計(jì)算機(jī)相對(duì)應(yīng)的概念。

超級(jí)計(jì)算機(jī)具有很強(qiáng)的計(jì)算和處理數(shù)據(jù)的能力，主要特點(diǎn)表現(xiàn)為高速度和大容量，配有多種外部和外圍設(shè)備及豐富的、高功能的軟件系統(tǒng)。超級(jí)計(jì)算機(jī)采用渦輪式設(shè)計(jì)，每個(gè)刀片就是一個(gè)服務(wù)器，能實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，并可根據(jù)應(yīng)用需要隨時(shí)增減。以我國(guó)第一臺(tái)全部采用國(guó)產(chǎn)處理器構(gòu)建的“神威·太湖之光”為例，它的持續(xù)性能為9.3億億次/秒，峰值性能可以達(dá)到12.5億億次/秒。通過(guò)先進(jìn)的架構(gòu)和設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)和運(yùn)算的分開(kāi)，確保用戶數(shù)據(jù)、資料在軟件系統(tǒng)更新或CPU升級(jí)時(shí)不受任何影響，保障了存儲(chǔ)信息的安全，真正實(shí)現(xiàn)了保持長(zhǎng)時(shí)、高效、可靠的運(yùn)算并易于升級(jí)和維護(hù)的優(yōu)勢(shì)。

根據(jù)處理器的不同，可以把超級(jí)計(jì)算機(jī)分為兩類(lèi)，采用專(zhuān)用處理器或者采用標(biāo)準(zhǔn)兼容處理器。前者可以高效地處理同一類(lèi)型問(wèn)題，而后者則可一機(jī)多用，使用范圍比較靈活、廣泛。專(zhuān)一用途計(jì)算機(jī)多見(jiàn)于天體物理學(xué)、密碼破譯等領(lǐng)域。國(guó)際“象棋高手”“深藍(lán)”、日本的“地球模擬器”都屬于這樣的超級(jí)計(jì)算機(jī)，很多超級(jí)計(jì)算機(jī)是非專(zhuān)用系統(tǒng)，服務(wù)于軍事、醫(yī)藥、氣象、金融、能源、環(huán)境和制造業(yè)等眾多領(lǐng)域。

三、超級(jí)計(jì)算機(jī)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)顯示，2019年全球超算行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為276.78億美元，同比增長(zhǎng)0.5%;2020年受新冠疫情的影響，部分HPC廠商的關(guān)閉與延遲產(chǎn)品出貨的原因，市場(chǎng)規(guī)模下降至239.81億美元，同比下降13.4%。從全球超算行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，2020年全球超算行業(yè)主要集中在國(guó)防、政府、CAE、機(jī)械設(shè)計(jì)、生命科學(xué)、DCCdistribution、EDA/IT/ISV、經(jīng)濟(jì)/金融等領(lǐng)域。應(yīng)用領(lǐng)域排前三的分別是國(guó)防、政府與CAE，市場(chǎng)份額分別占比18.2%、16.8%與12.4%。

超級(jí)計(jì)算機(jī)利用其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，幫助人們改變了解自然世界的方式，為社會(huì)提供巨大的利益。2016-2020年我國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)性能整體呈上升態(tài)勢(shì)。從超級(jí)計(jì)算機(jī)平均性能來(lái)看，2020年11月Top500榜單中，世界TOP500超級(jí)計(jì)算機(jī)的Linpack性能都超過(guò)了1319TFlops，而中國(guó)TOP100機(jī)器的Linpack性能都超過(guò)了1869Tflops。

2021年11月16日,全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單(TOP500)公布,日本計(jì)算科學(xué)研究中心于今年3月起正式運(yùn)行的超級(jí)計(jì)算機(jī)“富岳”在運(yùn)算速度等四項(xiàng)性能排名上位居世界第一。日媒稱(chēng)，這也是“富岳”連續(xù)四期獲得“四冠”殊榮，該成績(jī)?cè)谌蛏袑偈状?。在榜單中，?lái)自美國(guó)的超算“頂點(diǎn)”和“山脊”分列二三位，來(lái)自中國(guó)的超算“神威·太湖之光”，與上屆一樣位列第四。

據(jù)英國(guó)《新科學(xué)家》網(wǎng)站報(bào)道，歐洲目前運(yùn)行速度最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)“LUMI”已經(jīng)與一臺(tái)小型量子計(jì)算機(jī)“聯(lián)姻”，這種結(jié)合可以幫助研究人員找出讓量子計(jì)算機(jī)與超級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)最佳配對(duì)的方法，為一種新型計(jì)算奠定基礎(chǔ)，以便更快速地解決復(fù)雜問(wèn)題。

2022年，臉書(shū)母公司Meta正在建造世界上功能最強(qiáng)大的人工智能(AI)專(zhuān)用超級(jí)計(jì)算機(jī)，希望以非凡的計(jì)算能力開(kāi)發(fā)AI模型，以研制出更好的語(yǔ)音識(shí)別工具，自動(dòng)精準(zhǔn)地翻譯不同語(yǔ)言，并幫助構(gòu)建其3D虛擬元宇宙。

四、超級(jí)計(jì)算機(jī)行業(yè)未來(lái)發(fā)展前景

大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，超級(jí)計(jì)算機(jī)將會(huì)在未來(lái)信息化發(fā)展中大放光彩，首先是它和云計(jì)算，云儲(chǔ)存聯(lián)系在一起，為大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展提供保障。未來(lái)超級(jí)計(jì)算機(jī)很可能會(huì)發(fā)展為共享服務(wù)器云計(jì)算的形式，發(fā)揮它極強(qiáng)運(yùn)算速度和大批量數(shù)據(jù)處理的優(yōu)勢(shì)。另一方面，超級(jí)計(jì)算機(jī)本身的架構(gòu)和組件方式可能也會(huì)有很大改變，尤其體現(xiàn)在體積的縮小，運(yùn)行的輕量化，成本的縮小化。未來(lái)它將不僅僅是作為國(guó)家戰(zhàn)略的一種存在，而且會(huì)涉入商業(yè)領(lǐng)域，如此會(huì)更加刺激它的發(fā)展。

超級(jí)計(jì)算機(jī)作為一個(gè)國(guó)家信息化的一種重要體現(xiàn)，首先將會(huì)在國(guó)防科技，工業(yè)化，航天衛(wèi)星等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，其次它會(huì)在諸如氣象，物理，探測(cè)等領(lǐng)域顯現(xiàn)出它的優(yōu)勢(shì)。依靠強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和高速的運(yùn)算能力，未來(lái)的超級(jí)計(jì)算機(jī)將會(huì)是大數(shù)據(jù)時(shí)代的重要工具。而且會(huì)進(jìn)一步普及到具體生活中來(lái)，為社會(huì)發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。

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