美国限制英特尔对华出售芯片：中国超算如何自强
近日，美国商务部发布了一份公告，决定限制英特尔公司（Intel）向国家超级计算广州中心、长沙中心、天津中心和国防科技大学出售“至强”处理器芯片（Xeon和Xeon Phi）。
记者了解到，广州超算中心的天河二号原计划在今年将计算能力从55PFLOPS升级到100PFLOPS（PFLOPS是peta flops缩写，表示每秒1千万亿次浮点计算速度），而“禁运令”将直接影响这一进程。
如今，丢了拐杖，没了外援，会对中国“超算”产生怎样的影响？中国“超算”如何在“挫折”中自立自强？
会干扰升级但不会造成损失
禁运原因，众说纷纭。不少业内人士将禁运事件与天河二号的“四连冠”联系起来。
在去年的世界超级计算机大会上，全球超级计算机TOP500组织发布了第44届世界超级计算机500强排行榜，“天河二号”连续四次位居榜首。
这样的“第一”依赖的是数万颗国外处理器芯片的支撑。中科院计算所高性能计算机研究中心主任张佩珩在接受《中国科学报》采访时介绍，天河二号使用了32000颗“Xeon”处理器和48000颗“Xeon Phi”协处理器。
中科院超级计算中心主任迟学斌表示，禁运会对“天河二号”原本的升级计划造成影响，使其难以持续领跑世界第一。
穷则变，变则通，通则达。对于禁运，业内科学家们似乎并没有忧心忡忡。
尽管升级计划受影响，但这并不意味着“天河二号”无法升级。在中国计算机学会高性能计算专业委员会秘书长张云泉看来，像超微半导体公司（AMD）等其他公司有可能趁机取代Intel。
有机可乘的不只是国外企业。“国内现在也在发展自主的处理器，很快我们自己的处理器也能让‘天河二号’升级到100 PFLOPS。升级的时间会推后，但对‘天河二号’整体上不会产生影响。”迟学斌说。
今年3月26日，中国电子信息产业集团公司推出了新的“飞腾”FT-1500A系列CPU处理器，据该公司总经理介绍，这种芯片可以实现对英特尔中高端“至强”处理器芯片的替代。与此同时，飞腾-1000高性能通用多核心处理器、神威1600等处理器也被寄予厚望。
此外，张佩珩表示，以“天河二号”为代表的国内各大超算系统的应用效率还可以进一步深度挖掘。
“超算”要打强“芯”针
“禁运令”一出，业内有观点预测，美国对中国上述四家单位限制销售核心处理器芯片的决定，恰恰为国产芯片进入市场拓展开辟了空间。
在张佩珩看来，禁运更像是一场“挫折教育”，让中国超算系统在持续领跑“第一”的时候清醒了一下，倒逼我国进行自主创新。
“我们要尽快把国产的处理器用起来，这样就会加快研制的过程。没有‘独立自主，自力更生’的精神，总会遇到禁运之类的问题。”迟学斌说。
不过，在专家看来，国产替代并非朝夕之事。“Intel是国际领导型厂商，占据了2014年全球半导体行业15%的份额。在生产能力和技术水平上，我们还有比较大的差距。”张佩珩透露，从整个链条来看，我国与美国的差距非常大，例如，目前Intel市售处理器采用的是最先进的14nm 3D晶体管工艺，与这样的技术相比，国内的各大芯片代工厂还有几代的差距。
在张云泉看来，要弥补这样的差距，需要把国产处理器应用的生态环境、产业链建立起来。“这不是简单一个发展硬件的问题，是软硬件、生态环境、使用环境、产业链的系统问题，需要持续的投入和发展。”张云泉说。
“处理器是一个国家工业基础和科技能力的集大成体现，现在我国超算领域科研经费中的大部分资金都花在了进口国外的处理器等元器件上，在基础研发方面的投入严重不足。只有加强国家基础工业的能力，进行长期的积累，才能弥补这种差距。”张佩珩感叹。
现有能力尚未“吃干榨净”
Intel创始人之一戈登·摩尔（Gordon Moore）曾提出过一个“摩尔定律”。目前普遍的解释是，当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18个月翻一倍以上。
按照这样的定律，平均每5年系统的计算能力就会提升10倍。为了保证性能不落后，“超算”至多每5年就要换代一次。而这五年内，最重要的问题就是如何把系统的效能发挥到最大。
“再好的水果，不及时吃就会烂掉。”张佩珩说，对于中国的“超算”来说，这个“果子”已经比较“好看”，但如何做到“好吃”才是更重要的问题。
“现在‘超算’系统，大型应用的效率普遍低于10%，甚至只有3%到5%。同时，系统的利用率也还远未达到满负荷运行。”张佩珩建议，短期之内“超算”可以不必着急升级硬件，更应该把主要力量放在系统利用率和应用效率的提高上，把现有资源用好。
近年来，我国对软件应用的投入不断增加，但与国外相比似乎还显得“薄弱”。张云泉告诉记者，在我国，整个项目预算的10%左右投入在软件应用的研发，国外发达国家能达到30%，美国更高，在30%至50%左右。
由于软件系统开发耗时较长，持续的支持更为必要。“比方说大气科学领域的地球模式模拟软件，国际上从上世纪七八十年代到现在，已经持续做了三四十年。在应用软件开发方面，国家应该有一个长期持续支持的科技计划和合理的评价体系。”张佩珩说。
他认为，我国在完善软硬件体系的同时，还要着手布局新的研究方向，如量子计算、光子计算、超导计算、生物计算等，尽早开展对E级计算机系统和后续系统的新技术路线的研究工作，在埋头苦干的同时也要抬头看路。