本文來自微信公眾號(hào)： 自然系列 ，作者：Nature?Portfolio
一臺(tái)中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)榮登全球超算榜首——這是近十年來中國(guó)超算首次登頂。“靈晟”（LineShine）的脫穎而出源于它融合了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)處理和人工智能功能，研究者認(rèn)為這代表了科學(xué)計(jì)算的未來。
6月23日，位于中國(guó)深圳國(guó)家超級(jí)計(jì)算中心的靈晟在每年發(fā)布兩期的TOP500榜單中位居第一。
這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)的非凡之處，在于它沒有采用圖形處理單元（GPU）。這種高速芯片通常能處理人工智能所需的并行運(yùn)算。美國(guó)公司一直在芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，但靈晟主要由中國(guó)產(chǎn)的部件構(gòu)成，這部分是由于美國(guó)以國(guó)家安全為由，限制了對(duì)中國(guó)的GPU出口。
這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大性能，源于其組件的龐大規(guī)?！蓪⒔?400萬個(gè)計(jì)算核心組成——加上設(shè)計(jì)創(chuàng)新，包括快速數(shù)據(jù)傳輸和能夠執(zhí)行部分高密度計(jì)算的專門單元，這在其他計(jì)算機(jī)上通常是由GPU來完成的。
靈晟于4月正式亮相，每秒能執(zhí)行超過200億億次計(jì)算，或2.19 EFlop/s，使之比原本位居第一、此次排名第二的加利福尼亞州勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室El Capitan快了22%。
性能評(píng)估是基于TOP500榜單的“Linpack”指標(biāo)所作，這是一項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，測(cè)量計(jì)算機(jī)求解大型線性代數(shù)方程組的速度。
TOP500榜單創(chuàng)始人之一、美國(guó)田納西大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)家Jack Dongarra說，登頂榜單不一定意味著靈晟在所有科研或AI應(yīng)用中都是速度巔峰。Google 和 Meta等 AI公司今日使用的巨型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)也極快，但其設(shè)計(jì)和建造目的是為了以更快速度進(jìn)行較低精確度的計(jì)算，因此難以比較。此外，Dongarra說，這些公司通常不參加TOP500的競(jìng)賽。
計(jì)算的未來
但靈晟的奪冠意義重大。上一次中國(guó)計(jì)算機(jī)登頂榜單是2017年的神威·太湖之光。近期奪冠展示出中國(guó)在計(jì)算機(jī)處理器設(shè)計(jì)等領(lǐng)域“非常強(qiáng)大的能力”，Dongarra說，也展示了單臺(tái)計(jì)算機(jī)如何同時(shí)支持傳統(tǒng)科學(xué)計(jì)算和新興的AI計(jì)算?！斑@一點(diǎn)尤為寶貴，因?yàn)榭茖W(xué)計(jì)算和人工智能正在日益交織?！?
清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院的計(jì)算機(jī)和地學(xué)專家付昊桓已經(jīng)用過靈晟，他同意這一觀點(diǎn)，即這兩種能力的結(jié)合代表著下一代科學(xué)計(jì)算的方向?！拔曳浅＜?dòng)，因?yàn)殪`晟這樣的系統(tǒng)，使我們有可能以更大規(guī)模、更高解析度和更快的速度來研究復(fù)雜的自然和工程系統(tǒng)。更重要的是，這使我們能以更集成的方式，結(jié)合物理學(xué)知識(shí)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的人工智能?！备蛾换赣渺`晟證明，傳統(tǒng)基于物理學(xué)的天氣模型能夠結(jié)合AI模型來改善東亞地區(qū)的降雨預(yù)測(cè)模型。
利用超級(jí)計(jì)算機(jī)，他的團(tuán)隊(duì)成功在僅14.6小時(shí)內(nèi)對(duì)2016至2025年間的天氣預(yù)報(bào)進(jìn)行了回溯測(cè)試[1]。他補(bǔ)充說，在真實(shí)世界中，預(yù)測(cè)必須足夠快，預(yù)報(bào)才能有用?！捌胀ㄓ?jì)算集群無法滿足這種規(guī)模、速度和復(fù)雜度的要求?！膘`晟還被科學(xué)家用于模擬原子尺度上的磁性材料。
全棧自主技術(shù)
靈晟芯片的設(shè)計(jì)部分基于英國(guó)半導(dǎo)體公司Arm Holdings的首創(chuàng)方案，該公司向其他企業(yè)授權(quán)其設(shè)計(jì)。但這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)包含了一些引人注目的自主研發(fā)特點(diǎn)。其芯片內(nèi)部集成了專門元件，這些元件類似GPU，能加速矩陣乘法（對(duì)網(wǎng)格排列的數(shù)字進(jìn)行乘法運(yùn)算）；每個(gè)處理核心附近的一組內(nèi)存芯片極大加速了核心接收數(shù)據(jù)的速度，從而加速了整體計(jì)算。
盡管現(xiàn)在大多數(shù)超級(jí)計(jì)算機(jī)使用的都是傳統(tǒng)中央處理器（CPU）和單獨(dú)GPU，但靈晟將這些能力結(jié)合在了同一芯片中。“CPU和GPU的界限在此變得模糊?！?Dongarra說。
這類超級(jí)計(jì)算機(jī)無需在單獨(dú)CPU和GPU之間傳輸數(shù)據(jù)，它能在同一系統(tǒng)內(nèi)處理的工作流同時(shí)涵蓋了傳統(tǒng)模擬（利用物理原理預(yù)測(cè)行為）和AI計(jì)算。付昊桓說，靈晟具備基于CPU的超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行復(fù)雜物理建模的長(zhǎng)處，同時(shí)也為AI計(jì)算提供了內(nèi)置加速。
中國(guó)已建立起在計(jì)算機(jī)等關(guān)鍵技術(shù)上日益自給自足的目標(biāo)，部分是為了突破美國(guó)的出口管制。靈晟的成功可被視為美國(guó)限制驅(qū)動(dòng)中國(guó)創(chuàng)新的一個(gè)例子。
中國(guó)國(guó)家超級(jí)計(jì)算中心在一篇新聞稿中寫道，“‘靈晟’算力登頂和應(yīng)用成效的雙重勝利，是我國(guó)超算領(lǐng)域突破國(guó)外技術(shù)封鎖、構(gòu)建自主可控軟硬件體系的歷史性跨越?！?
參考文獻(xiàn)：
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Chen, M. et al.Preprint at arXiv https://doi.org/10.48550/arXiv.2605.24896 (2026).