“前沿”超级计算机的内部结构，管道网络中的水可以冷却系统中成千上万的计算机芯片。 Oak Ridge National Laboratory/Hewlett Packard Enterprise
田纳西州一台功能强大的新型超级计算机让美国在计算速度上重新夺回了令人艳羡的世界第一，对于这项在科学、医学和其他领域发挥重大作用的技术来说，这是一大里程碑。
这台位于橡树岭国家实验室的巨型计算机名为“前沿”，该实验室周一宣布，在研究人员用于对超级计算机进行排名的一组标准测试中，它成为了首台取得每秒百亿亿次运算性能的计算机。几年前，美国能源部承诺投入18亿美元，打造三个具有科学家所谓“百亿亿次级”性能的系统。
但伴随世界第一而来的，还有一个警告。一些专家认为，在百亿亿次级计算的竞争中，“前沿”比不上中国的两个计算机系统，后者的运营商还没有提交测试结果，供监督“500强排名”的科学家评估。专家们表示，他们怀疑美中之间的紧张关系可能是中国没有提交测试结果的原因。
“传言说中国是有些东西的，”田纳西大学计算机科学的杰出教授杰克·唐加拉说，他帮助领导500强排名的评选工作。“就是没有官方的说法。”
长期以来，超级计算机一直是国际竞争的焦点。这种房间大小的计算机最初被用来破解密码和设计武器，但如今也在疫苗研发、测试汽车设计和模拟气候变化方面发挥着重要作用。
几十年来，美国技术一直主导着该领域，但中国现已成为一股主导力量。2016年至2018年，“神威·太湖之光”系统的运算速度被评为世界第一。在最新的500强排名中，中国占到137台，美国则有126台上榜。
日本上榜数量较少，但仍是强有力的竞争者。2020年6月，神户的“富岳”系统取代了橡树岭国家实验室的IBM系统，跃居榜首。
“前沿”让该实验室重回榜首位置。这一系统由慧与科技研发，使用了两种来自超微半导体公司的芯片，在500强评选组织的测试中，其运算速度是“富岳”的两倍多。
2017年，橡树岭国家实验室负责人托马斯·扎卡里亚与实验室里一台更早期的超级计算机。 Shawn Poynter for The New York Times
“这是我国的荣耀时刻，”橡树岭国家实验室负责人托马斯·扎卡里亚在德国一个行业活动的线上简报会上说。“它在提醒大家，我们仍可以追求超越我们自身的东西。”
扎卡里亚表示，该系统由74个机柜组成，每个机柜重达3600公斤，由于疫情和供应链危机导致的零部件获取问题，打造这个系统变得更加困难。但他预测，“前沿”很快就能在研究新冠影响和帮助过渡到更清洁能源等方面发挥重大作用。
中国研究人员以往也曾参与该评选。但由于美国采取了一系列措施来限制中国技术的进步，包括让一些中国企业更难获得可用于制造超级计算机的外国芯片，中国对超级计算机技术进步的宣传变得更加低调。
但中国在国产微处理器的设计上已经取得了重大进展，这是超级计算机升级的关键。该领域的权威、亚洲科技资讯公司负责人戴维·卡汉纳去年就曾经描述过中国两台百亿亿级超级计算机的细节，称它们都使用了自己的芯片技术。
根据卡汉纳在一次技术会议上分享的演示，其中一台是早期“神威”超级计算机的迭代，名为“海洋之光”。另一台“天河三号”则是“天河-1A”的迭代，后者在2010年成为了中国首台位居500强榜首的超级计算机。
去年11月就有更多证据表明，中国突破了百亿亿次级计算的障碍，当时14名中国研究人员获得了国际计算机协会颁发的声名显赫的戈登贝尔奖，表彰他们在新的“神威”系统上以百亿亿次级的计算速度进行了量子电路模拟。研究人员在一篇技术论文中报告称，橡树岭国家实验室此前最快的超级计算机完成这种运算估计需要一万年，而中国的系统仅需304秒。
“他们算是泄露了自己的超级计算机达到了百亿亿次级，”海伯利安研究公司的分析师史蒂夫·康威表示。“很多人的推测是，他们不希望引来美国的进一步制裁。”
康威和其他专家表示，他们认为这些中国新计算机的芯片产自台湾，“前沿”使用的关键芯片也是如此。他说，中国的先进芯片制造能力依然远远落后。
除了助力科学研究，橡树岭国家实验室的超级计算机还能帮助供应商推广一些新产品。扎卡里亚说，慧与科技在2019年收购了超级计算机行业的先驱企业克雷公司，后者研发出“SlingShot”网络技术，对“前沿”的性能产生了重大影响。
超微半导体公司不仅贡献了微处理器，还有一种图形处理芯片，此前主要被用于竞争对手英伟达的超级计算机。这两种超微半导体芯片也被百亿亿次级系统“酋长岩”选用，该系统计划于2023年安装在加州的劳伦斯利弗莫尔国家实验室。
伊利诺伊州阿尔贡国家实验室的第三台百亿亿次级超级计算机原计划于2021年交付，该系统使用了英特尔的三种芯片。但英特尔的制造问题导致了延误，该系统预计将在今年晚些时候推出。