艾级计算机的发展与挑战

2008年,随着美国的Roadrunner和Jaguar超级计算机的峰值和Linpack性能双双突破千万亿次大关，人类终于突破这一看似不可逾越的速度障碍，进入千万亿次计算时代。为了取得这一历史性的突破，美国在千万亿次应用尚不明朗的情况下，于1994年就提前记性了部署和研讨，启动了HTMT和HPCS等一系列科研计划，瞄准着一目标开展研究，花费了近15年的时间，才实现这一目标。如今，在突破千万亿次计算之后，世界各国的目光都转向超级计算机速度的下一个皇冠--Exascale超级计算机。
根据美国的研究线路图，大约会在2018年左右完成艾级超级计算机的部署。最新的研究表明，艾级超级计算机的研制主要面临4大挑战：
1.能耗挑战
2.储存挑战
3.并发和局部性挑战
4.可靠性挑战
为应对上述挑战，美国提出了四项应对措施：
1.艾级硬件技术和体系架构的联合开发和优化
2.艾级体系结构和编程模型的联合开发和优化
3.艾级算法、应用、工具、和运行时的联合开发
4.艾级形同容错体系结构的深入研究。并将研制周期分为三个阶段：系统体系结构探索阶段、技术演示阶段和可拓展的原型切片阶段
中国的超级计算机研制工作在近几年奋起直追，到2008年，曙光5000A在一次排名世界第10位，中国成为继美国之后，世界上第2个能够独立研制百万亿次量级超级计算机的国家；2009年，随着国防科学技术大学“天河一号”超级计算机闯入世界TOP500第5名，中国成为继美国之后，第2个能够研制峰值性能达到千万亿次的超级计算机的国家；2010年，曙光公司发布“星云”千万亿次超级计算机，其Linpack性能突破千万亿次，第一次取得世界TOP500排名第2的历史性成绩。我国超级计算机的硬件研制水平不断提高，与国际水平差距日益缩小。这得益于国家中长期科技计划的知道和国家863计划的大力支持，也得益于国内厂商和科研人员的刻苦攻关和不懈努力。在此之后，艾级超级计算机的研制任务必然提上议事日程。
在新一轮冲击最快超级计算机的竞赛中，我国的国产超级计算机能否保持甚至进一步缩小与国外研制周期和研制水平的差距？我国的超级计算机厂商和科研单位在软硬件的技术储备上，是否做好了充足的准备和预研？艾级超级计算机面临的硬件技术的关键挑战都有哪些？是否有不可克服的技术障碍？国产处理器能否在艾级超级计算机的研制中发挥关键作用？哪些应用领域是艾级超级计算机的重要潜在应用领域？艾级超级计算机的研制对我国大规模并行软件研制的挑战是哪些？国内几大主流超级计算机研制单位关于艾级超级计算机研制计划、技术路线和研制周期是什么？这些问题都需要研讨和回答。