军事力量世界前3,那么俄罗斯的超算技术,在世界上是什么水平?
很多人可能还记得《钢铁侠2》中的魔幻一幕,大反派鞭索仅仅用了几秒钟就破解了汉默工业集团的防火墙,而影片中的鞭索则来自俄罗斯。在电影中,尤其是美国电影中,俄罗斯黑客总是无敌般的存在(毕竟漂亮国喜欢抹黑人家俄罗斯),而事实上现实中俄罗斯黑客也是灰常厉害的,比如在最近的俄乌战争中,多个国家开始制裁俄罗斯,而俄罗斯本土的黑客组织“Killnet”就发表声明,向美国、英国、德国等反对俄罗斯的国家宣战。Killnet入侵了美国黑客组织“匿名者”的网站,关闭了其网站的访问权限。
俄罗斯黑客多年来闻名于世,那么俄罗斯的超算技术又是什么水平呢?超算就是指超级计算机,是指那些能够提供海量计算能力的计算机,其主要作用是用超强的计算能力来解决生产生活中的实际问题,比如药物研发、油气勘探、气候气象研究、金融分析等等。和黑客技术类似,超算也是计算机技术的一种,但二者还是有本质的不同的,前者注重对信息安全的研究,而后者则强调对计算能力的提升。而今天笔者就深入聊聊俄罗斯的超算技术。
一、俄罗斯超算的历史
世界超算排名每半年进行一次,每次排名会列出全球排名前500的超算,最近几年在超算方面风头正劲的是中、日、美三国,图2中列出了过去十年也就是20次排名中,排名最高的超算所在的国家。从图中可以看出,这20次排名中,冠军全部被中国、美国和日本这三个国家给垄断,这里面并没有出现俄罗斯的名字。但是俄罗斯研究超算已有多年,早在1997年6月,俄罗斯的超算首次出现在了超算世界500强的榜单中,比中国晚了整整两年,而其排名也只排在了第155位,这台超算归俄罗斯国家储备银行所有(National Reserve Bank),由美国甲骨文公司(Oracle)设计,名为HPC 10000,只有48个核心,实际计算能力为16.6 GFlop/s,而当时世界排名第一的超算ASCI Red,其计算能力为1068 GFlop/s,两者差距较大。当时榜单上采用HPC 10000系统的总共有25台超算,但是算力不太一样,其中美国AT&T公司采用的系统算力为21.37 GFlop/s,要比俄罗斯的高一些,其排名为第118位。
HPC 10000俄罗斯用了多年,一直到2001年11月,俄罗斯的第二台超算上榜,名为SuperDome/HyperPlex,共有72个核心,比之前的HPC 10000多了一半,其算力也大幅飙升,达到109.1 GFlop/s,不过在当时世界上只能排在第365位,而HPC 10000已经跌出了榜单,这台超算归俄罗斯SberBank银行所有,由美国惠普公司设计。
而仅仅半年后,也就是2002年6月,俄罗斯超算迎来历史性时刻,其自主设计的超算MVS1000M横空出世,核心数达到768个,是SuperDome/HyperPlex的10倍还多,算力达到564.00 GFlop/s,几乎是SuperDome/HyperPlex的5倍,如此大的提升,让MVS1000M成功进入超算500强的前100名,其排名为64位,这也是俄罗斯首次进入前100,而这台超算由俄罗斯Joint Supercomputer Center(笔者暂译为联合超算中心)拥有,而Joint Supercomputer Center是俄罗斯科学院(Russian Academy of Sciences)下属的一个超算中心,专门研发超级计算机。
而到了2003年6月,俄罗斯的MVS1000M和SuperDome同时上榜,这是俄罗斯第一次上榜超算数量超过一个,而这二者也都有一定的升级,算力也都有一定的提升。
而到了2007年6月,俄罗斯超算又迎来一次飞跃,俄罗斯共有5台超算上榜,是当时历史上最多的,同时这里面还有两台超算是俄罗斯自己研发的,这也是俄罗斯首次有一个以上的自研超算上榜,其中SKIF-Cyberia是俄罗斯T-Platforms公司给Tomsk State University研发的,其拥有1128个核心,算力为9.01 TFlop/s(注意前面的都是GFlop/s),其排名105位,是这5台超算中排名最高的。而另一台超算MIPT-60,拥有544个核心,算力为4.53 TFlop/s,由莫斯科物理技术研究所(Moscow Institute of Physics and Technology)研发。虽然这两台超算是由俄罗斯自己研发的,但他们仍采用的是美国Intel公司的至强处理器。
接下来到了2009年11月,俄罗斯超算迎来高光时刻,由T-Platforms公司为莫斯科国立大学(Moscow State University)研发的超算T-Blade2,在全球排名第12位,这是俄罗斯超算历史上排名最高的一次,该超算有35360个核心,算力达到350.10 TFlop/s,其使用的是Intel Xeon 5570 处理器。
而在2011年6月,俄罗斯超算又一次迎来历史性时刻,在本次榜单中,共有12台超算上榜,是俄罗斯历史上上榜数量最多的一次,其中排名最高的还是T-Blade2,在全球排名第13位。
此后,俄罗斯超算的发展也并未有太大的起色,一直保持一个比较平稳的态势。在最新的2022年6月排名中,俄罗斯共有7台超算上榜,排名最高的是超算Chervonenkis,这是由YANDEX和英伟达两家公司合作开发的,其采用了AMD EPYC 7702处理器和NVIDIA A100加速卡,共有193,440个核心,算力达到21.53 PFlop/s,世界排名第22位。
二、俄罗斯超算在世界上属于什么水平?
俄罗斯超算在世界上属于什么水平?在了解了俄罗斯超算的历史后,想要回答这个问题就不难了。我们就以2009年11月和2011年6月这两次排名为例,来看看俄罗斯在全球的整体排名,为什么要用这两次排名的数据呢?因为前面提到过,2009年11月,俄罗斯超算获得了其历史上最佳排名,而2011年6月,俄罗斯超算的上榜数量达到历史最多,用这两次排名来研究俄罗斯超算的水平,比较有说服力。下面我们先来看看2009年11月的数据。
从图8中可以看出,2009年11月时俄罗斯有8台超算上榜,在所有国家中排名第10,这8台超算中,排名最高的是第12位。而在总体算力方面,俄罗斯是646.25 TFlop/s,在所有国家中排名第7。可以看出俄罗斯当时的超算水平,在世界上也是比较靠前的。
而到了2011年6月,俄罗斯有12台超算上榜,世界排名第7,这些超算中排名最高的是世界第13位,而总体算力为1341.59 TFlop/s,同样是世界第7。
最后我们再看看2022年6月最新的超算榜单中,俄罗斯的整体情况。俄罗斯共有7台超算上榜,世界排名第8,这些超算中最佳排名是世界第22位,而总体算力是73.72 PFlop/s,世界排名第9。
通过对比这三期的数据,我们可以看出俄罗斯在超算方面,无论是数量上还是总算力上,都是在世界上名列前茅的,基本上都是世界前10的水平。因为超算对相关技术要求较高,而且投资较大,所以这个整体排名在短期内不会有太大的变动,我们也就能大致了解俄罗斯的超算实力。虽然俄罗斯的超算在世界上名列前茅,但和世界超算的头部国家,比如中国、美国、日本、德国等,还有着比较明显的差距。
三、俄罗斯超算未来的发展方向
虽然俄罗斯现在的超算水平位居世界前列,但因为欧美等国的制裁,俄罗斯的超算发展势必会受到一定影响。以最新的2022年6月超算500强榜单为例,在本次榜单中,俄罗斯共有7台超算上榜,这7台超算中,有部分是俄罗斯自己研发的,有部分不是,无论是否属于俄罗斯自研的,这些超算的芯片都不是俄罗斯研发的。这7台超算所使用的处理器中,有5台用的是美国AMD公司的产品,2台是美国Intel公司的产品,而这7台超算的加速卡,全都使用的是美国NVIDIA公司的产品。因为美国现在对俄罗斯的制裁,使得俄罗斯不能再使用美国的芯片来设计新的超算,同时旧的产品也无法得到这些公司的技术支持,那么俄罗斯就要想办法自己研发超算,而且是从底层芯片开始研发。
目前俄罗斯拥有ARM指令集的授权,可以自行设计相关产品,但这个指令集好像是老旧的V8指令集,最新的V9指令集是否得到授权不得而知;而俄罗斯还可以选择一些开源的指令集,比如RISC-V,但是RISC-V的生态成熟度是一大考验。
而在解决了芯片设计之后,芯片的制造也是一大问题。俄罗斯政府在今年4月份曾宣布,计划投资4200亿卢布(约50亿美元)用于半导体制造,短期目标是在2022年底前使用90nm工艺生产芯片,长期目标是在2030年实现28nm芯片工艺制造。可以看出俄罗斯的芯片制造技术还比较落后,同国际主流水平有着较大的差距。而目前俄罗斯受到制裁,世界多数芯片代工厂都不能给俄罗斯代工,在这样的情况下俄罗斯可以寻求和中国合作,中国是世界上少数几个能独立设计并制造芯片的国家,通过与中国加强合作,俄罗斯可以更好地应对当前的芯片危机。相信中俄两国通过加强合作,相互交流,相互学习,共同促进两国半导体技术的发展。
四、结语
俄罗斯的军事力量世界前三,在最近的俄乌冲突中,俄罗斯以一己之力对抗欧美国家的联合打击,给予了对方有力的反击,并在当前局势中取得了巨大的优势。而俄罗斯在超算方面同样具有世界领先的实力,虽然没有达到同军事实力那样世界前三的水平,但在算力、数量方面都能稳居世界前十。而中国同样作为超算强国,拥有世界上数一数二的技术实力,希望中国和俄罗斯这两个超算技术强国,能在未来多多交流合作,共同促进两国超算水平的发展。
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