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SC25 | 大翻转:加速计算如何重塑科学系统——以及未来走向

时间:2025-11-27
来源:超擎数智
阅读量:281
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过去,计算能力从庞大的超级计算机逐渐延伸到我们口袋里的芯片。

 

过去十五年间,创新的轨迹已然转向:源自游戏领域、通过加速计算实现扩展的 GPU 技术,正逆流而上重塑超级计算格局,并将 AI 革命推向科学计算领域最尖端的系统。

 

位于于利希研究中心的 JUPITER 超级计算机,正是这个新时代的象征。

 

它不仅位列全球效率最高超级计算机(每瓦特性能达 63.3 Gigaflops),更是强大的 AI 引擎,其 AI 算力达到 116 Exaflops,较 ISC 2025 展示的 92 Exaflops 有了显著提升。

 

这就是"翻转"的实例。2019 年,全球最强高性能计算系统 TOP100 榜单中近 70% 仅使用 CPU。如今这一比例已骤降至 15% 以下,TOP100 中有 88 个系统采用了加速计算——其中 80% 由 NVIDIA GPU 驱动。

 

在范围更大的 TOP500 榜单中,388 个系统(占比 78%)采用了 NVIDIA 技术,其中包括 218 个 GPU 加速系统(与去年同期相比增加 34 个)以及 362 个通过高性能 NVIDIA 网络互连的系统。趋势是显而易见的:加速计算已成为行业标准。

 

但真正的变革在于 AI 性能的飞跃。借助 NVIDIA Hopper 和 Blackwell 等架构以及 JUPITER 等系统,研究人员如今能够使用的 AI 算力较以往实现了数量级的增长。

 

AI FLOPS 已成为新的标尺,使气候建模、药物研发和量子模拟等领域得以突破——这些领域既需要大规模计算能力,又要求高效运算性能。

 

早在 SC16 大会上,在当今生成式 AI 浪潮兴起之前,NVIDIA 创始人兼首席执行官黄仁勋就预见了未来趋势。他预言 AI 将很快重塑全球最强大的计算系统。

 

黄仁勋表示:“几年前,深度学习如雷神之锤般横空出世,为我们提供了解决世界上最棘手难题的强大工具。”

 

在 SC16 大会上,黄仁勋阐述了 AI 将如何重塑全球最强大的科学计算系统。

 

正是由基于这些 GPU 打造的 NVIDIA CUDA-X 计算平台所点燃的 AI 革命,才极大拓展了这些计算机的能力。

 

突然间,超级计算机不仅能在双精度(FP64)下还能在混合精度(FP32 和 FP16)乃至 INT8 等超高效率数据格式下运行——这些正是现代 AI 的基石。

 

这种灵活性使研究人员能够将功耗预算推向前所未有的极限,从而运行更大、更复杂的模拟,并训练更深层的神经网络,同时最大限度地提高每瓦特性能。

 

在 Green500 全球最节能超级计算机榜单上,前八名均采用 NVIDIA 加速技术,前十名中有七台系统通过 NVIDIA Quantum InfiniBand 互连。

 

但这些亮眼数字背后的故事是 AI 能力已成为衡量标准。JUPITER 系统可在提供 116 Exaflops AI 算力的同时,还能达到 1 Exaflop FP64 性能,这清晰地表明科学领域如今正将模拟与 AI 相融合。

 

能效提升不仅使 Exascale 级计算成为可能,更让 Exascale 级 AI 成为现实。当科学研究获得大规模 AI 支持后,发展曲线将会急剧上升。

 

下一步发展

 

这一转变起初是出于能效的迫切需求,后来演变为架构优势,如今已经成熟为科学超级力量:模拟与 AI 的结合,正以前所未有的规模蓬勃发展。

 

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