艾級超級計算的機遇與挑戰

超級計算機（Super computer），指能夠執行一般個人電腦無法處理的大資料量與高速運算的電腦，其基本組成組件與個人電腦的概念無太大差異，但規格與性能則強大許多，是一種超大型電子計算機。具有很強的計算和處理數據的能力，主要特點表現爲高速度和大容量，配有多種外部和外圍設備及豐富的、高功能的軟件系統。現有的超級計算機運算速度大都可以達到每秒一兆（萬億，非百萬）次以上。而艾級,及百億億次，即10¹⁸，所以艾級超級計算機是其運算速度達到10¹⁸次這個單位級別的超級計算機。
    高性能計算機是國家綜合科技實力的集中體現。隨着在科學、工程和社會領域的廣泛應用，高性能計算已經成爲理論和實驗之外，人類進行科學探索和工程研究的第三種手段和支柱性的工具。 高性能計算的發展成爲科技生產力進步的重要標誌之一，已成爲世界大國搶佔的戰略制高點。在高性能計算機的發展中，單純追求計算速度並不是可持續發展的有效模式，還需要考慮市場因素，包括市場容量以及用戶數，其中很重要的一個因素就是成本。高性能計算機的歷史上有許多犧牲的曾經的“英雄”，如CDC、老Cray公司等都是被高性能計算機商品化淘汰。縱觀高性能計算機發展史，正是一部商品化部件比例不斷提高的歷史。所以單拼速度很可能曇花一現。對於艾級計算機亦是如此，通過一些應用對計算能力的需求分析，只是在一些空氣動力學、計算宇宙學等應用已經需要艾級以上的計算能力，但還是需要挖掘更多的艾級應用，使其速度與市場達到均衡，這樣才能使艾級超級計算機更具有活力及生存力，其前景也會更光明。       
       最新的研究表明，艾級超級計算機的主要面臨四大挑戰：1、能耗挑戰；2、 存儲挑戰；3、併發和局部性挑戰；4、可靠性挑戰。
    爲應對上述挑戰，美國提出了四項應對措施：1、艾級硬件技術和體系架構的聯合開發和優化2、艾級體系結構和編程模型的聯合開發和優化3、艾級算法、應用、工具和運行時的聯合開發4、艾級系統容錯體系結構的深入研究。並將研製週期分爲三個階段：系統體系結構探索階段、技術演示階段和可擴展的原型切片階段。
    2008年美國啓動了一個艾級超級計算機項目，計劃在2018年造出一臺艾級超級計算機，這將是一個艱難的歷程，我們一起來期待。