关键时刻:美国能源部发布世界最快超级计算机

美国能源部发布世界最快超级计算机“泰坦”

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2005年,美国能源部橡树岭国家实验室的工程师们发布了美洲虎(Jaguar)系统,该系统后来升级为世界领先的超级计算机。到2011年,它已膨胀成一个房间大小的系统,使用7兆瓦的电力,运行近225,000个处理器核心,峰值性能达到每秒2.3千万亿次计算。尽管如此,为了跟上能源研究中日益复杂的问题,工程师们不得不将美洲虎的计算能力扩大10倍。仅仅增加更多的CPU就需要惊人的电力——足够60,000户家庭使用。蛮力是行不通的。

橡树岭的工程师们转而求助于视频游戏——或者更准确地说,是微软Xbox、任天堂Wii和其他视频游戏系统中使用的图形处理器。在2012年10月下旬,美洲虎变成了泰坦(Titan),这是一款利用CPU和GPU(图形处理单元)加速器来提供10倍于美洲虎性能,同时功耗降低五分之四的超级计算机。它已成为世界上最强大的超级计算机,击败了美国能源部的红杉(Sequoia),后者自去年6月以来一直保持着这一头衔。然而,泰坦的性能是有代价的。由于美洲虎仅使用CPU,其计算机体系结构更简单,这使得编写其软件更容易。“为像泰坦这样的机器编写代码的算法复杂性是巨大的,”橡树岭计算科学家汤姆·埃文斯说。

泰坦最初将支持橡树岭的少数关键项目,包括Denovo,这是一款模拟核电反应堆中中子行为的软件。橡树岭的工程师们为美洲虎设计了Denovo,以此来帮助延长美国老化的核电站的寿命,这些核电站提供了该国约五分之一的电力。运行Denovo时,泰坦将需要13个小时来模拟反应堆堆芯在特定时间点的完整状态,而美洲虎完成这项工作需要60个小时。“均匀燃烧核燃料的能力在很大程度上取决于了解和能够预测堆芯中中子的分布,”帮助创建Denovo的埃文斯说。美国能源部还将向学术界、政府和工业界的研究人员提供泰坦的使用权。


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