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日本“富岳”超算后续机型研发策略曝光

2025-11-07

      参考消息网11月5日报道 日本《每日新闻》网站10月16日刊登题为《“富岳”超算后续机型研发战略不再以计算速度为目标》的文章,内容编译如下:

      作为日本国家旗舰项目的“富岳”超级计算机后续机型“富岳NEXT”(暂定名)的研发工作已全面启动。从新药研发到灾害预测,超算已成为解决各种社会问题的关键基础设施。本文采访了负责这两代超级计算机研发的日本理化学研究所计算科学中心主任松冈聪,探讨了超级计算机的理想形态。

      记者田中韵问:“富岳NEXT”将基于怎样的研发理念?

       松冈聪答:“富岳”于2021年3月全面投入运行后,关于计算技术的未来以及下一代超算应该如何设计的讨论就开始了。

      仅仅建造一台新机器是不够的,我们必须通过融入人工智能(AI)和量子计算等前沿技术来扩展计算领域,从而实现计算机的进化迭代。放眼全球,不仅是美国,欧洲和中国也在投入巨额预算,研发竞争愈演愈烈。

      在推进前瞻性技术的同时,我们也需要持续缩短研发周期,而不是每十年才造出一台新计算机。

       另一个关键点是节能。“富岳”的节能措施就像要把抹布中的每一滴水拧干,其原型机在全球节能竞赛中夺得第一。

      即便如此,每年的电费仍然高达50亿日元(1美元约合154日元)。无论是出于环保还是成本考虑,节能都是我们必须追求的目标,因而我们将持续推进这方面的研发,以实现比“富岳”更高的能效。由于资源有限,不仅是“富岳NEXT”,全球各地的数据中心和研究机构都必须做出类似的努力。

      问:“富岳NEXT”有哪些特征?

 

      答:下一代超算必须构建适配AI和量子计算机的算法。为此,“富岳NEXT”将成为日本首款搭载图形处理器(GPU)的旗舰超级计算机。

      GPU是一种兼容AI的高性能半导体,是掌控适配AI的高速计算的心脏,全球领先的美国半导体巨头英伟达公司将参与研发。

      英伟达最初凭借超级计算机专用芯片和软件开发积累技术起家,如今已成为市值突破5万亿美元的行业翘楚。正是基于对“富岳”具备的模拟性能和日本现有的超算技术的认可,英伟达提出了这个合作项目,旨在增强其在科学和产业界的感召力。

      继“京”和“富岳”之后,“富岳NEXT”的中央处理器和主机仍将由富士通开发。

      除了其卓越的业绩之外,日本理化学研究所团队的技术实力也备受期待,他们开发了最适配AI时代的CPU。

      通过结合CPU和GPU来提升计算性能,将打造出最强大的机器。因此,在竞争性招标后,三方将展开国际合作。下一代超算还将涵盖应用程序开发,其性能将是“富岳”的100倍,预计将于2030年开始全面运行。

      日本理化学研究所正全力推进“AI科学”项目,该项目旨在利用AI推动创新型科研。

      AI的飞速发展正在给科学界带来深刻变革,使从提出假说到验证的一系列流程实现了自动化,大大加快了研发速度。

     超算与AI的合作将是向前迈出的重要一步。

      然而,仅凭日本一己之力很难实现这一目标。AI相关技术日益复杂,需要多元化的人才,而日本无法提供所有这些资源。与其专注于“纯血日本超算”,不如构建一个生态系统,包括培养能够运用AI强化科学技术的人才,并完善科研环境。

      问:日本的超算研发是否已经迎来转折点?

      答:2009年是日本超级计算机发展历程中的一个重要转折点。

      “京”的研发当时正作为国家级项目推进,旨在实现全球最快的计算速度和通用性。“京”从2012年运行到2019年,在全球性能排行榜中一直位居榜首,成功赶上了超级计算机在实现大规模并行计算方面的潮流。

      然而,其通用性表现平平,并不是一台能够被大多数用户使用的机器。在制造业等一线模拟应用中,超算也将成为不可或缺的一部分。它们不仅广泛应用于科学技术计算,还渗透到各个工业领域,因此研发一台任何人都可以使用的超级计算机已经迫在眉睫。

     在“富岳”全面投入运行前后,关于其后继者的讨论就开始了。

      问:“富岳”的研发过程是怎样的?

      答:之所以被命名为“富岳”,是因为理想的超级计算机应该像富士山一样,既有高度又有宽度,兼具通用性和高性能。我多年来一直秉持这一理念,并一直强调:“超级计算机的优劣取决于人们是否愿意使用。”即使拥有世界上最快的计算速度,如果使用困难且用途有限,那也毫无意义。“富岳”必须成为一台“人人可用的超级计算机”。

      为了兼顾通用性和高性能,这台超算搭载了约16万个CPU,是“京”CPU数量的两倍。其中的关键在于“指令集”。虽说是CPU语言,但只要选择已经在普通个人电脑和智能手机中普及的指令集,就可以实现多种用途。“京”之所以被评价为“性能卓越但不好用”的原因之一就在于其使用了当时并非主流的指令集。“富岳”则恰恰相反,采用了大量已在智能手机中使用的操作系统,兼顾了实用性和高性能。

      “富岳”从研发伊始就没有盲目以世界最快为目标。通过注重用户导向的设计,尽管面世时间不长,却已成功应用于传染病防治,包括模拟新冠病毒飞沫传播、分析病毒表面蛋白质结构等。通过精准操控这台刚刚投入使用的超级计算机,“富岳”仅用一两个月就完成了“京”一年才能完成的模拟任务,其解决社会问题的能力在全球范围也不多见。

      “富岳”在新冠疫情期间的表现也赢得了公众的广泛认可。

      “富岳”完成的大量模拟工作在传染病预防中发挥了关键作用,但软件本身最初是为汽车发动机燃烧和涡轮设计等工业模拟而设计的。研究人员探索了将其应用于传染病防治的可能性,并最终取得成功。

      作为研发者,我们再次意识到超级计算机是与人们生活息息相关的重要社会基础设施。除此之外,“富岳”还为尽快将各领域的基础研究成果反馈给社会做出了贡献,包括日本气象厅的线性降水带预测、南海海槽大地震的疏散模拟以及阐明心脏病发病机制的研究。

      顾名思义,超级计算机是指能够进行超越普通计算机的高性能计算。如今,AI已成为我们社会生活中不可或缺的一部分,而其发展也离不开超级计算机高速处理海量数据的能力。从这个意义上说,超级计算机是现代社会发展进步的源泉,我希望它们能够持续演进并被广泛应用。(编译/刘林)