日本打造用于人工智能的千万亿次级超级计算机

世界超级计算500强评选网站（www.top500.org）刊登了Addison Snell的文章，称日本正在打造用于人工智能的千万亿次超级计算机。

据日本东京工业大学（Tokyo Institute of Technology）披露，定于2017年夏天完成安装的TSUBAME3.0超级计算机提供的半精度（16位）浮点运算能力达每秒47千万亿次，使其成为世界上用于人工智能计算的最强大计算机之一。该系统正由HPE/GI进行建造，将采用英伟达（NVIDIA）公司的Tesla P100图形处理器（GPU）。

对东京工业大学来说，采用英伟达最新的P100图形处理器是TSUBAME计算机发展的合符逻辑的一步。最初的2006系统使用了英国ClearSpeed公司的主板进行加速，但在2008年升级为Tesla S1040显卡。2010年，TSUBAME 2.0携Tesla M2050模块亮相，而2.5版本将旧的S1050和S1070模块进行升级，并采用了更新的Tesla K20X模块。将P100图形处理器引入TSUBAME系列不仅有助于保持过去九年中在东京工业大学机器上开发的CUDA应用程序的后向兼容性，还将为人工智能/机器学习的编码提供一个极好的平台。

在英伟达2月16日发布的新闻稿中，东京工业大学构建该系统的计算机科学教授说，“英伟达拥有广阔的人工智能生态系统，包括数千个深度学习和推理应用，使得东京工业大学能够立刻开始TSUBAME 3.0的训练，帮助我们更快地解决一些世界上曾一度无法解决的问题。”

对于东京工业大学的超级计算用户来说，一个愉快的巧合是：最新的英伟达图形处理器非常适合人工智能的工作负载。由于日本在机器人制造业的传承，将一切自动化又几乎成了它的一种文化倾向，所以该国对人工智能的兴趣特别高。

在启动和运行时，TSUBAME 3.0将与现有的TSUBAME 2.5超级计算机协同工作，提供的半精度浮点运算能力总计每秒64千万亿次。这将使它成为日本顶级的人工智能系统，尽管这个头衔可能是短暂的。位于东京的日本国家先进工业科学技术研究所（National Institute of Advanced Industrial Science and Technology，AIST）正在建设一台具有人工智能能力的超级计算机，预计在2017年底或2018年初完成部署，将提供每秒130千万亿次的半精度浮点运算能力。

虽然英伟达和东京工业大学不断强调这套即将推出的系统的人工智能性能，TSUBAME 3.0也将同之前版本一样被用于传统的64位超级计算应用，并提供给日本的学术研究界和行业合作伙伴使用。对于那些传统的高性能计算任务，它将凭借其12千万亿次的双精度浮点运算能力去完成。如果他们能够按时完成一次线性系统软件包（Linpack）测试，将有可能在6月的500强榜单上进入前十名。

该系统本身是包含540个节点的SGI ICE XA集群，每个节点配备了两个英特尔至强（Xeon）E5-2680 v4处理器、四个英伟达Tesla P100 图形处理器和256 GB主内存。计算节点将通过英特尔的100 Gbps Omni-Path网络相互通信。这种机制也将扩展到存储子系统。

在这个问题上，存储基础设施将由数据直接网络（Data Direct Networks，DDN）支持，由三个ES14KX设备提供15.9拍字节的Lustre文件系统容量。ES14KX是目前数据直接网络的顶级文件系统存储设备，每个系统提供50 GB/秒的输入输出。理论上其带宽可以扩展到几百拍字节，所以该产品的性能完全能够满足TSUBAME 3.0的需要。

能源效率也是新系统的一个特点。这主要得益于高性能的P100图形处理器。此外，TSUBAME 3.0的设计人员正在为该超级计算机配备温水冷却系统，预测其电源使用效率（Power Usage Effectiveness，PUE）会高达1.033。这应该能让该机器以最高速度运行，而不需要在其高负荷运行期间对其性能进行限制。进入绿色超级计算机500强（Green500）榜单的前10名是没有问题的。