5001拉斯维加斯-2021戈登贝尔奖揭晓！中国超算应用一举夺冠，打破谷歌所谓“量子霸权”！
作者 | 杏花、莓酊
编纂 | 琰琰北京时间2021年11月18日凌晨，于全世界超等计较年夜会（SC21）上，由之江试验室结合清华年夜学、国度超等计较无锡中央、上海量子科学研究中央构成的14人团队摘患上素有超算界诺贝尔奖之称的“戈登贝尔奖”（Gordon Bell Prize）！
戈登贝尔奖由美国计较机协会（ACM）设立在 1987 年，是国际高机能计较运用范畴最高奖，每一年于超算范畴顶级嘉会“全世界超等计较年夜会（Supercomputing Conference，简称SC）”长进行发布与颁奖。
SC是超算范畴的顶级集会，国际影响力巨年夜，由SC国际超算年夜会组委会主理，每一年举办一次，重要由展会及学术集会组成。
戈登贝尔奖重要颁布给高机能运用范畴最卓异的成绩，凡是会由昔时 TOP500 排行压倒一切的计较机体系运用得到，例如美国「泰坦」超等电脑、日本「京」超等计较机上的运用软件都曾经得到此奖。建立近 30 年，该奖项一直由美国及日本的软件得到，直到 2016 年，中国研究团队打破了这一垄断。
本年的 SC21于美国密苏里州圣路易斯进行，来自中国的14人团队基在新一代神威超等计较机的算力，依附“超年夜范围量子随电机路及时模仿（SWQSIM）”一举独占鳌头！
他们是来自之江试验室和国度超等计较无锡中央的刘勇、刘鑫、李芳、杨雨灵、宋佳伟、赵朋朋、王臻、彭达佳、陈华蓉，清华年夜学和国度超等计较无锡中央的付昊桓、陈德训，国度超等计较无锡中央的吴汶钊，上海量子科学研究中央的黄合良、郭楚。此中刘鑫、付昊桓、郭楚、陈德训为配合通讯作者。
2SWQSIM怎样打破“量子霸权”本年我国共有三项超算运用入围戈登贝尔奖，除了获奖团队运用外，别的两项运用别离是“万万核可扩大第一性道理拉曼光谱模仿”及“多架构年夜范围并行保辛布局电磁全动理学等离子体模仿”，这三项运用都曾经于此前进行的2021天下高机能计较学术年会（HPC China 2021）上作陈诉。
本年的获奖项目为——弥合“量子霸权”：利用新神威超等计较机实现随机量子电路的及时模仿。于这项事情中，研究职员引入了一个体系的设计历程，涵盖了模仿所需的算法、并行化及体系架构。经由过程新一代神威超等计较机，研究团队有用模仿了一个深度为10x10 (1+40+1)随机量子电路。于模仿中，研究团队利用4190万核处置惩罚器实现了计较机1.2Eflops单精度或者4.4Eflops混淆精度机能。
据获奖团队卖力人刘鑫于HPC China 2021的先容，与“悬铃木”200秒完成百万0.2%保真度采样使命比拟，“极点”需要一万年完成划一繁杂度的模仿，SWQSIM则可于304秒内获得百万更高保真度的联系关系样本，于一礼拜内获得一样数目的无联系关系样本，打破其所传播鼓吹的“量子霸权”。
图注：团队卖力人刘鑫于HPC China 2021作陈诉
此外，该软件还有可于60小时内完成比“悬铃木”更繁杂的1000多倍的量子电路模仿，实现100~400比特量子电路算法的单振幅及多振幅模仿，为将来量子计较的成长提供了坚实的模仿支撑。刘鑫团队的事情注解：经典超等计较机也能够完成随机量子电路采样使命，是以google所谓的“量子霸权”其实不建立。作甚“量子霸权”？“量子霸权”是一个科学术语，与国际政治无关。它指的是量子计较机于某个问题上远远跨越现有的计较机，这个词由美国物理学家John Preskill于2012年提出。因为“霸权”这个词让很多人不雅感不适，此刻更常常把它称为“量子优胜性”。
“量子霸权”一词开始由google炒起来。2019年10月24日，google于《天然》上发表一篇文章，称其开发出一款54量子比特数的超导量子芯片“悬铃木”。基在该芯片，google对于一个53比特、20深度的电路采样一百万次只需200秒。而今朝最强的经典超等计较机“极点”要获得近似的成果，则需要一万年。基在这一冲破，google传播鼓吹其率先实现了“量子霸权”。
可见，SC2021获奖运用的庞大意义不仅于在打破所谓的“量子霸权”，而是证实了经典超等计较机的种种潜于可能，纵然门路有点盘曲，但超算的远景是光亮的。
3中国有哪些团队得到过“戈登贝尔奖”“戈登贝尔奖”设立在1987年，于2016年以前，美国、日本曾经垄断该奖项长达近30年。2016年，中国于“戈登贝尔奖”上破冰后，随后又于2017年、2020年获此殊荣。
2020年，由中美互助的研究小组摘患上戈登贝尔奖，他们利用HPC+AI+物理模子联合的要领，经由过程呆板进修，将具备第一性道理精度的份子动力学模仿的极限晋升至1亿的惊人数目，同时又确保了重新计较（ab initio）的高精准度。这支步队由来自加州年夜学伯克利分校、北京运用物理及计较数学研究所、北京年夜学运用物理与技能研究中央，普林斯顿年夜学的学者构成。获奖团队8人中有7张中国面貌。
图注：2020年戈登贝尔奖线上颁奖
2017年， 由清华年夜学地球体系科学系副传授付昊桓等领导的团队，依附基在“神威·太湖之光”超等计较机的强盛计较能力完成的“非线性地动模仿”得到戈登贝尔奖。该结果由清华年夜学地球体系科学系、计较机系与山东年夜学、南边科技年夜学、中国科学技能年夜学、国度并行计较机工程技能研究中央及国度超等计较无锡中央等配合完成。
图注：2017年戈登贝尔奖颁奖现场
2016年，由中国科学院软件研究所研究员杨超级人领衔的运用结果“万万核可扩大全世界年夜气动力学全隐式模仿”一举得到戈登贝尔奖，实现了我国高机能计较运用于此奖的零冲破。此项结果中科院软件所、清华年夜学、北京师范年夜学、国度并行计较机工程技能研究中央及国度超等计较无锡中央的结合团队互助完成，戈登贝尔奖也由团队职员配合完成。
图注：2016年戈登贝尔奖颁奖现场4清华持续四年连任SCC超算竞赛冠军！按照官网动静，SC21国际年夜学生超算竞赛总决赛成果已经经宣布，华人团队揽获双料冠军！此中，南边科技年夜学得到SCC LINPACK基准测试最高机能冠军、清华年夜学超算团队得到学生分组赛总冠军！
南边科技年夜学获奖团队成员：Tongzhou Gu ，Yiqi Zhang，Botian Xu，Yingwei Zheng，Bingzhen Wang，引导教员为Jing Fan
清华年夜学获奖团队成员：Mingshuzhai，zeyu Song，Kaiyuan Rong，Yanyu Ren，Yuxi Zhu，Juncheng Cao，引导传授为翟季冬
SC超算竞赛（Student Cluster Competition）与ASC超算竞赛及ISC超算竞赛并列为世界最具权势巨子性的三年夜国际年夜学生超算竞赛，每一年吸引着世界列国家及地域的浩繁高校介入。本次决赛有来自克莱姆森年夜学、佐治亚理工学院、波士顿年夜学、清华年夜学、北京年夜学、暨南年夜学、上海科技年夜学、南边科技年夜学、加州年夜学圣地亚哥分校、维克丛林年夜学等国内外顶级团队参赛。
该角逐旨于促成年夜学生与工业界之间的接洽，鞭策世界各地域超算青年人材交流及造就，晋升超算运用程度及研发能力。
本年的赛题重要缭绕高能微子物理学的一个多图象、语义支解运用CosmicTagger。对于在年夜、高分辩率及稀少的方针标签，该收集于感兴致的像素上的正确率可以或许到达95%以上，比传统技能超出跨越5倍。
然而，图象的高分辩率特征使患上该运用步伐的计较成本很高，而且于没有高机能集群的环境下很难练习收敛。参赛学生的使命就是于竞赛中从头构建、优化及运行这个神秘的运用步伐。
从终极的角逐成果来看，南边科技年夜学团队于HPCG基准上取患了10.4TFLOPS，超出跨越第二名2.82TFLOPS.于IO500基准上得到8.70的成就。
更多SCC 角逐成就：http://sc21.studentclustercompetition.us/d/a2naO02Mz/scc-21?orgId=1
AI科技评论留意到，清华年夜学团队已经持续第四年的斩获SCC学生超算年夜赛冠军，去年翟季冬领导的团队更是夺患上基准最高机能、学生分组赛双料总冠军！
于SCC 2020竞赛中，清华团队于LINPACK、HPCG、IO500三个经典的基准测试赛题中，以绝对于上风排名第一，此中清华高机能计较研究所自立研制的MadFS于IO500上取患上143.73分的成就，是第二名的5倍多。相干报导可参AI科技评论报导：奋战三天三夜，清华年夜学连任SC国际年夜学生超算竞赛总冠军！
5尤洋等三位华人得到超算卓异新人奖超算卓异新人奖（IEEE CS TCHPC Early Career Researchers Award for Excellence in HighPerformance）由今朝全世界最年夜的非营利性专业技能学会，国际电气及电子工程师协会（IEEE）倡议，每一年举办一次，于全世界规模内表扬不跨越3人，仅授予于博士卒业5年以内，已经于高机能计较范畴做出有影响力的卓着孝敬，而且可以为高机能计较的成长做出持久孝敬的优异青年学者。
2021年 IEEE CS TCHPC 超算卓异新人奖由来自橡树岭国度试验室的Bing Xie、新加坡国立年夜学的尤洋及深圳年夜学的周池得到。超算卓异新人奖一直被泰西的国度级试验室及高校所垄断，于此以前，仅有清华年夜学甘雨教员在2018年获此殊荣。本年除了了高校及科研机构的学者外，尤洋是该奖设立以来第一名来自海内企业界的获奖者。
Bing Xie博士是橡树岭国度试验室 (ORNL) 橡树岭带领力计较举措措施 (OLCF) 的 HPC 研究科学家。
Bing Xie
尤洋博士是潞晨科技开创人、新加坡国立年夜学青年传授，2021年4月入选亚洲福布斯30岁如下精英榜。他的研究标的目的包括高机能计较、并行算法，以和呆板进修，偏重在年夜范围深度进修练习算法的漫衍式优化。尤洋曾经创造ImageNet练习速率的世界纪录，得到过国际并行与漫衍式处置惩罚年夜会（IPDPS）2015 的最好论文奖， 2018 年国际并行处置惩罚年夜会（ICPP）最好论文奖。
尤洋
周池博士是深圳年夜学助理传授。她担当 SC 21 的小组副主席及 SC 22 的赛道副主席。于2018年得到深圳海外高本质人材奖。
周池
以上所有奖项将于国际超算范畴的顶级集会“全世界超等计较年夜会（Supercomputing Conference，简称SC）”举行发布与颁奖。6SC上为什么呈现愈来愈多“中国面貌”经由过程上文的复盘，不难发明“华人学者逐渐于SC上崭露头角”，针对于此征象，AI科技评论对于话了中国科学院深圳进步前辈技能研究院冯圣中传授。
冯圣中，国度超等计较深圳中央主任，传授，博士生导师，中国计较机学会卓异会员，国度高机能计较重点专项整体组专家，中国数学软件协会常务理事，中国计较机学会高机能计较专业委员会委员。作为课题卖力人，介入863庞大专项“曙光4000系列超等计较机”、国度天然科学基金庞大专项“基在收集的科学计较情况”、中国科学院庞大专项“生物信息处置惩罚专用机”项目。获国度科技前进二等奖1项、部委科技前进奖多项，获首届“春晖杯”立异创业年夜赛一等奖。发表SCI/EI收录论文30余篇。重要研究标的目的为高机能计较、网格计较、生物信息学。
冯传授对于中国最近几年于SC上获奖频仍一事分享一些小我私家不雅点，于他看来重要有三方面的缘故原由：1. 世界领先呆板的运用，即技能的前进；2. 多量新一代超算人材的发展； 3. 中国与国际学术科技的交流不停深切。此外，也离不建国家政策的器重水平、科研程度的晋升以和社会对于基础科研的需求增长等因素。
至在“中国超算的春季是否已经到临”，冯传授也谈了一些小我私家见解，他感觉中国超算的春季应该是来了，缘故原由跟上述提到的几点年夜致不异。第一，以前更看重基础科研，此刻对于财产立异的要求不停提高，对于超算的需要也愈加旺盛；第二，颠末多年堆集，海内的超算运用步队不停成长，为超算研究打下人材基础。
除了此以外，也有业内子士为AI科技评论从另外一个角度举行相识读，他认为华人团队屡次夺冠或许与“不计成本的算力投入”有关，外洋很少做云云年夜算力的单项课题。
AI科技评论留意到，截至发稿前，中国团队第四次荣获戈登贝尔奖的动静已经经于社交媒体上引起广泛存眷，中科院计较所包云岗教员第一时间发文暗示了庆贺，并从三个方面阐发了这次获奖对于科学研究及中国超算成长的主要意义。（第四次为中美互助团队夺冠）
① 科学上的意义。此次获奖的运用是“超年夜范围量子随电机路及时模仿”，该运用可于60小时内完成100量子比特40层深度的量子随电机路的单振幅模仿，304秒内完成google“悬铃木”昔时“量子霸权”问题的模仿（google昔时传播鼓吹，利用美国超等计较机Su妹妹it要获得近似的成果需要一万年）。这个结果有力的回手了量子计较机近期不停传播鼓吹的于特定问题上得到了对于传统超算量子霸权的神话。
② 展示了中国超等计较机的实力。中美日都于打击E级超等计较机（Exascale=10的18次方，每一秒百亿亿次运算）。海外已经经有报到称中国已经经率先研制出E级超算，并且有两台（图2）。但由于某些缘故原由，中国并无将最新的超算到场Top500排行榜，是以各人看到的还有是日本的富岳排第一，中国的神威太湖之光排第四。而这一次的戈登贝尔奖，于标题上注解这项量子随电机路及时模仿事情是于“神威新一代超等计较机”上开展。不到场Top500排名，但用最新一代E级超算上的运用博得一年一度的戈登贝尔奖，也算是一种凡尔赛了。
③ 中国之前于超算范畴“造强用弱”的场合排场最先旋转。本年我国共有3项超算运用入围戈登贝尔奖（全世界共6个入围），除了获奖团队运用外，别的两项运用别离是“万万核可扩大第一性道理拉曼光谱模仿”及“多架构年夜范围并行保辛布局电磁全动理学等离子体模仿”。
参考链接：https://studentclustercompetition.us/2021/winners.htmlhttps://tc.computer.org/tchpc/home-page/page-of-awards/https://mp.weixin.qq.com/s/-1ejp8Q2ZFmYYG-liu_3sAhttp://t.cn/A6xfLPIk
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