中国超级计算机再次领跑全球

6月23日，在德国汉堡举行的国际超级计算大会上传来重磅消息：最新一期全球超级计算机500强（TOP500）榜单出炉。中国自主研发的超级计算机“灵晟”以每秒2.198百亿亿次（2.198 EFlops）的双精度浮点计算能力，位居榜单首位。紧随其后的是美国的El Capitan，单项指标达1.809 EFlops。“灵晟”不仅成为全球第一台持续性能突破2 EFlops的超级计算机，也标志着中国超级计算实力再次登顶世界。

更令人关注的是，这台超算系统无论是芯片还是整个架构，全部实现了国产自主研发。继9年前再次问鼎，背后有哪些新技术？科技日报就此进行了采访。

首先，“灵晟”凭什么遥遥领先其他E级超算？

其秘诀在于不断推陈出新的系统架构。超级计算深圳中心主任、“灵晟”总设计师卢宇彤介绍，这一系统首次采用全CPU加速架构，通过内嵌AI矩阵加速组件，实现了高效的运算性能，同时突破了传统CPU和GPU协同工作中的瓶颈，专注于提升计算加速核心。

过去，国际高性能超算多依赖大量GPU加速卡来“堆性能”。美国的El Capitan和Frontier均采取这一方式，而“灵晟”却完全基于自研LX2 CPU，以此冲到全球榜首。

其中关键就在于芯片实力。LX2 CPU不仅具备多精度与矩阵计算能力，还将国产高带宽内存集成在芯片内部，内存带宽相比传统CPU提升了10倍，极大提升了整体算力。

将加速单元直接集成到CPU内，不仅提升了速度，还能有效减少CPU与GPU之间的数据传输消耗。可以说，这是对性能突破路径的主动选择与创新。

图灵奖得主杰克·唐加拉对此评价道：“中国‘灵晟’让业界看到了通往科学智能（AI for Science）的全新系统架构。”

其次，中国超算如何做到全栈自主？

如果说2017年“神威·太湖之光”突围靠的是芯片技术的单点突破，如今的“灵晟”则是实现了系统级的全栈自主，从核心芯片到系统集成全部由中国自主研发。

据卢宇彤介绍，“灵晟”系统核心集结了国产高性能CPU、高带宽内存、自主高速互连网络、大吞吐量存储、三维浮动正交结构设计及全液冷散热等众多创新技术。

在通信网络层面，“灵晟”配备有自主设计的灵启高速互连网络，可支持多达200万个端口与10万个节点的超级大规模集群组网。

“存储采用分层结构，既能高速响应工作区需求，又能支持大容量底层存储，容量可拓展至E级。”卢宇彤补充，团队还研发了全栈软件，能高效释放底层硬件潜力，为不同领域用户带来可编程、可优化的应用支持，推动大规模智能融合架构落地。

再次，“灵晟”到底能赋能哪些领域？

超级计算机的意义不仅在于排行榜上的成绩，更在于为科技创新、产业升级等领域提供强有力支撑。

正如卢宇彤所说，“灵晟”被定位为面向科学科研、工程实践和智能计算的多场景基础设施。

据悉，系统自投入使用以来，已在气象海洋建模、工程仿真、材料科学、药物筛选、脑科学和大模型研发等领域产生了实质性应用。在大规模并行计算场景下，扩展效率能达到84.4%。

目前，面对科学、工程及产业等多维需求，“灵晟”为用户提供了多学科、多精度全流程的科学智能算力平台。

比如在遥感应用方面，超级计算深圳中心副主任付昊桓表示，团队借助“灵晟”实现了遥感模型的大规模训练及系统优化，单次端到端训练在业内处于领先，并支持高倍压缩、重建全球8年时序遥感数据。新成果已应用于遥感影像解译、降水预报等，显著提升了预测准确率，为国土监测和防灾预警提供有力保障。

在生物信息学领域，中山大学计算机学院教授杨跃东介绍，依托“灵晟”，他们已能在一天内筛选上万亿级化合物候选，并结合AI强化学习，筛选效率比以往高出千倍，这对药物研发和精准医疗有着重要推动作用。

超算普遍面临算力提升与能耗激增的挑战，但“灵晟”做到了性能与绿色并重。卢宇彤介绍，系统采用了全球首创的100%全液冷技术，单瓦能效高达51GFlops，比肩国际最高水平，也为绿色计算树立了新标杆。