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中国耗资10亿打造超导计算机,挑战美国芯片霸主地位

发布时间:2018-09-02 22:51:34 所属栏目:建站 来源:新智元
导读:中国正在建造一台价值10亿元的超导计算机,预计2022年完成。由于超导系统产生的电阻几乎为零,该系统最小只需传统计算机能量的1,研发超导计算机将大幅降低未来高性能计算所需的能耗。据悉,中国已经开发出新型超导集成电路,但美国日本在技术储备方面仍然
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中国正在建造一台价值10亿元的超导计算机,预计2022年完成。由于超导系统产生的电阻几乎为零,该系统最小只需传统计算机能量的1‰,研发超导计算机将大幅降低未来高性能计算所需的能耗。据悉,中国已经开发出新型超导集成电路,但美国日本在技术储备方面仍然领先。

据《南华早报》,中国正在建造一台价值 10 亿元人民币的 “超导计算机”,这是一台史无前例的机器,能够用于研发新武器、破解密码、分析情报,并且——根据官方信息和参与该项目的研究人员的说法——它能够帮助阻止能源需求的激增。

计算机是高耗电的,而且耗电越来越大。据美国半导体工业协会估计,到 2040 年,全球计算机需要的电力将超过全球的发电量,除非它们的设计方式得到大幅改善。

超导计算机是科学家提出的为减少计算机耗电给环境造成影响的最根本的技术进步之一。

超导计算机这个概念建立在通过超导材料制成的过冷电路发送电流的基础上。这样的系统几乎是零电阻的,至少在理论上是这样。而且,根据一些研究的估计,它需要的电量只是传统计算机的很小一部分,从四十分之一到千分之一不等。

重大突破:中国开发出新型超导材料集成电路

中国科学家在将超导技术应用于计算机方面已经取得重大突破。他们在实验室中开发出了新型的超导材料集成电路,并测试了一种工业工艺,使得以相对低的成本大规模生产复杂的超导芯片成为可能。他们也基本完成了计算机系统的架构设计。

根据中国科学院去年 11 月启动的一项计划,目前的目标是最早在 2022 年建成并运行这台机器的原型机,该计划的预算估计高达 10 亿元人民币。

如果这些努力取得成功,将能够帮助加快研发新型热核武器、隐形喷气式飞机和下一代潜艇,这台超导计算机的中央处理器运行频率为 770 千兆赫(Ghz)或更高。相比之下,现有最快的商用处理器运行频率只有 5Ghz。

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中国科学院院长白春礼表示,超导数字电路和超导计算机将帮助中国在集成电路技术上超越其他国家。摄:Simon Song

据中国超级计算机技术领域的研究人员说,这一进展将使中国企业在全球竞争中占据上风,使节能的数据中心成为处理人工智能应用所需大数据的关键。

中科院院长白春礼表示,这项技术有助于中国挑战美国在计算机和芯片领域的主导地位。

“集成电路产业是信息技术产业的核心,是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业。” 白春礼今年 5 月在访问上海微系统与信息技术研究所时说,该研究所是研发超导计算机的主要机构。

“超导数字电路和超导计算机将帮助中国在集成电路技术方面’弯道超车’。” 白春礼说。

但这个项目风险很高。批评人士质疑将如此多的资金和资源投入到尚未实现的理论计算机设计中是否明智,因为其他国家的类似尝试都以失败告终。

质疑:制作超导计算机,高风险,高回报

超导现象是一个多世纪前物理学家发现的。第二次世界大战后,美国、前苏联、日本和一些欧洲国家试图建造大规模的低电阻低温冷却电路。在美国,由于这项技术在军事和情报方面具有潜在应用,得到了美国政府情报机构、国家安全局(NSA)和国防部的支持。

但是,像铌这类的超导材料的物理性质并不如传统计算机中使用的硅那样为人所了解。

结果,超导芯片的制造被证明是非常有挑战性的,而在低温下(有时接近绝对零度或零下 273 摄氏度)精确控制信息系统是一个非常困难的问题。虽然一些研究机构制造出了原型机,但没有一台可以实现大规模生产。

与此同时,基于硅的计算机速度越来越快,效率越来越高,其迅速发展为超导计算机的研发提高了标准。

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位于瑞士联邦理工学院的 IBM 的 Blue Gene Q 超级计算机。来源:Reuters

但是,硅芯片的发展似乎已经见顶,例如,高端的英特尔酷睿 i7 芯片已经在普通计算机上使用了近十年。

随着超级计算机变得越来越强大,它们的功耗也越来越大。如今最快的计算机——美国的 Summit 超算和中国的神威 · 太湖之光——都需要 30 兆瓦的电力才能满负荷运转,比洛杉矶级攻击型核潜艇产生的电力还要多。而它们的后继者,百亿亿次超级计算机(E级超算),能够达到 1000 petaflops,或每秒执行 100 亿亿次浮点运算。这类超算很可能需要一个独立的发电站。

熟悉这个项目的计算机体系结构国家重点实验室常务副主任李晓维表示,建造超导计算机的主要动机是降低未来高性能计算机的能耗。

李晓维说:“它将是一台通用的计算机,能够运行各种算法…… 从文本处理到寻找大素数”,后者是破译加密信息的一种重要方法。

李晓维没有透露这台正在建造中的机器的技术细节,但他确认它不是量子计算机。

“它是构建并运行在经典架构上的,” 李晓维说。

(编辑:核心网)

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