我国超算算力仅次于美国，北大问鼎世界最大大学生超算竞赛

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在AI大模型的时代，超级计算机们堪称“算力之王”，地表最快的超算每秒钟可运算超过100亿亿次。根据世界超算500强排名情况，图灵奖获得者、田纳西大学杰出教授杰克・唐加拉日前在沪透露，按2023年榜单，美国上榜系统达161台，中国系统达104台，其后是德国36台、日本32台、法国23台、英国15台、意大利12台、加拿大10台、俄罗斯7台，等等。可见，中美两国超算算力占前500名系统的半数以上，中国仅次于美国。

作为世界大学生超级计算机竞赛（ASC）专家委员会主席，杰克・唐加拉见证了为期5天在上海大学进行的2024ASC总决赛，这一世界最大规模的大学生超算竞赛与美国SC、德国ISC并称为全球三大超算竞赛。最终，通过从火星大气模拟到地震波模拟等赛题的破解，北京大学从25支海内外参赛队中脱颖而出，问鼎总冠军。

计算性能10年间翻了50倍

在世界超算500强中，我国最快超算也曾领跑世界，近日国家超算互联网平台在天津上线，联合体成员达128家。而截至2023年11月，美国仍占据500强前十位系统中的6席。榜首最快的Frontier机型，是位于美国田纳西州的橡树岭国家实验室超级计算机。它是全球第一台百亿亿次级的计算机，每瓦浮点运算能力达到522.3亿亿次，而能耗同样也是排行榜中最优秀的。

各国超算提速极快、入围门槛不断抬升，位于上海超级计算中心的“魔方”系列超算系统曾做到“亚洲最快”；作为ASC24东道主的上海大学，也曾开发出“自强”系列超算系统，跻身世界500强之列。上海大学校长、中国科学院院士刘昌胜在赛事中表示，目前上大启动“神算子”计划，建设基础平台，正自研“自强5000”超算系统，预期三年内完成开发。

算力是人工智能的主引擎，而对现有系统的优化也是原始算力提升、实现最高性能的捷径。从2017年到2022年，全球算力提升超过了300%。而未来5年，全球算力的增长还将超50%。值得一提的是，对比世界大学生超级计算机竞赛2012年与2023年的最高性能奖成绩，10年间翻了50倍。而2012年排名世界第一的超算机——美国利弗莫尔实验室的“红衫”，与2023年橡树岭的这台Frontier相比，短短几年也翻了50倍。可见，大学生做到的性能优化跟TOP1计算机发展速度是一致的。

世界大学生超级计算机竞赛办事十多年来，迄今吸引来自全球六大洲的上万名大学生报名参赛。今年ASC24超算大赛历时近半年，全球共有300余支高校代表队报名参加，经过预赛选拔出的25支队伍晋级上大的总决赛，现场决赛队伍数量也创下历年之最。决赛要求各参赛队伍在3000瓦功耗约束下设计安装小型超算集群，运行优化国际通行基准测试HPL&HPCG、大模型推理优化、渗流数值模拟、火星大气模拟、新型材料结构计算等前沿科学与工程应用，并参加英文答辩。总决赛期间，25支队伍还通过抽签分为5组完成超级团队赛，通过跨团队合作，共同挑战地震波模拟赛题。

模拟火星登陆最佳时空

赛题中，由中国科学院大气物理研究所支持的“火星大气模拟GoMars”，是一道太空探索计算难题。GoMars这个为火星设计的新型全球开放行星大气模型，能够模拟火星气象条件，对登陆行动至关重要。这颗红色星球会周期性出现全球性沙尘暴，而火星探测器着陆或上升系统对大气中风、密度或温度因素非常敏感。通过数值建模，人类需要模拟火星地表温度、环流、沙尘、极区干冰等，发现火星的大气变化规律，进而做出天气预报，为火星探测器的发射时间和着陆地点选择提供支撑。

赛题对行星科学、计算流体力学、计算机等综合学科方面提出能力要求，参赛学生基于这一动力框架，通过优化并行通信和提高计算负载均衡，尽可能提升程序运行效率，以实现对火星大气状态更加精细、高效的求解预测，为火星探测任务的顺利实施打下基础。中国计划实施“天问三号”探测任务，将完成人类第一次火星采样返回，这一过程比“天问一号”任务更加复杂。而模式分辨率越高、物理过程越精细、模式积分计算量越大，对计算能力要求就越高，正需要超算进行模拟和预测。

记者了解到，除北大问鼎外，中山大学代表队在渗流数值模拟、火星大气模拟、HPL&HPCG等多个赛题中都取得优异成绩，获得亚军。而由上海大学、南方科技大学、齐鲁工业大学、西南石油大学、香港理工大学等队组成的超级团队，对地震波模拟赛题实现了高效优化，获得了超级团队奖。此外，浙江大学代表队获得了最高计算性能奖。

杰克・唐加拉教授认为，ASC赛事激励下一代的高性能计算科学家和工程师们，使用最尖端的技术提供创新的解决方案，致力于培养下一代青年人才在超算和人工智能领域探索、创新和合作。刘昌胜院士表示，希望能够搭建更加广阔的超算技术交流舞台，不断推动超级计算技术发展，赋能人工智能 教育的AI for Education新范式，为科研创新、社会进步和人才培养做出更大贡献。

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