研究称，中国的超级计算机芯片比英伟达强10倍

这可能是华盛顿不断升级的科技制裁的意外后果吗？

一项同行评议研究显示，与使用国产图形处理器的英伟达（Nvidia）驱动的美国超级计算机相比，中国计算机研究人员的性能提升了近10倍。

这一成就挑战了美国制造芯片在先进科学研究领域的长期主导地位，同时也可能凸显出华盛顿不断升级的科技制裁带来的意想不到的后果。

研究人员认为，创新的软件优化技术提高了中国设计的图形处理单元（GPU）的计算机效率。这些优化使他们的系统在特定的科学计算中优于传统的美国超级计算机。

逃离“瓶颈”

据《南华早报》（SCMP）报道，一些专家警告说，单靠软件调整无法无限期地缩小硬件差距。这一发展凸显了北京缓解“瓶颈”风险的更广泛战略 —— 在美国持续制裁下，中国严重依赖西方芯片技术。

在依赖大量计算资源的领域，风险尤其高。科学家们经常依靠大规模、高分辨率的模拟来进行现实世界的应用，比如防洪规划和城市内涝分析。

这些模拟需要大量的处理能力和时间，通常限制了它们更广泛的应用。对中国研究人员来说，英伟达（Nvidia）的A100和H100等先进GPU的生产由外国制造商主导，以及美国实施的出口限制，这些都加剧了挑战。

此外，Nvidia的CUDA软件生态系统在第三方硬件上运行的限制也阻碍了独立算法的发展。

软件支持的解决方案

为了寻求突破，南京河海大学水文水资源与水利工程国家重点实验室的南同超教授率先研究了“多节点、多GPU”并行计算方法。他的团队专注于利用国产CPU和GPU来构建更高效的超级计算模型。

他们的研究结果表明，在并行计算中，高效的数据传输和多节点之间的任务协调是最小化性能损失的关键。

2021年，橡树岭国家实验室的研究人员使用Summit超级计算机推出了一种名为TRITON的“多节点、多GPU”洪水预报模型。尽管部署了64个节点，但TRITON的处理速度仅提高了约6倍。

相比之下，南教授的创新架构将多个GPU合并到单个节点中，以抵消国内硬件的性能限制。通过在软件级别改进节点之间的数据交换，他的模型大大减少了通信开销。

在国产通用x86计算平台上实现，使用Hygon处理器（型号7185，具有32个内核、64个线程和2.5 GHz时钟速度）和国产GPU，支持128GB内存和200 Gb/s的网络带宽，新型号仅使用7个节点就实现了6次加速，与TRITON相比，节点使用率降低了89%。

南教授的团队模拟了洪水演变过程，以验证山东省枣庄市庄里水库的模型。使用200个计算节点和800个GPU，模拟在短短三分钟内完成，速度提高了160倍以上。

“在短短几分钟内模拟流域规模的洪水意味着，现在可以更快、更详细地进行洪水演变和各种降雨径流情景的实时模拟。这可以加强防洪和防灾工作，改善实时水库管理，最终减少生命财产损失。”

研究代码可以在一个开源平台上获得，南教授指出，这些发现可以从洪水模型扩展到水文气象学、沉积和地表水-地下水相互作用的模拟。他补充说，“未来的工作将扩大其应用范围，并进一步测试其在工程实践中的稳定性。”

这一突破证明，在全球超级计算霸权的竞争中，创新往往在压力和资源限制下茁壮成长。

这项研究发表在1月3日的《中国水利工程杂志》上。