当今世界上最强大的 9 台超级计算机

超级计算机的工作原理与传统计算机相同，但性能更优越，体积更大，让人想起旧时的经典计算机。

与台式机或笔记本电脑不同，超级计算机能够处理海量数据，并以惊人的速度进行计算。据IBM称，超级计算机是世界上运行速度最快的机器，需要复杂的基础设施才能运行，包括先进的冷却系统。

从架构上看，超级计算机配备了比普通PC更强大的组件。笔记本电脑只有一个中央处理器（CPU）和一个图形处理器（GPU），而超级计算机可以拥有数千个CPU和GPU，每个CPU和GPU的性能都远远超过传统的商用组件。

它们的性能以每秒浮点运算次数 (FLOPS) 来衡量。PC 或笔记本电脑的性能只能达到几百 GigaFLOPS（数万亿 FLOPS），而当今世界上最强大的超级计算机的性能已超过 1 exaFLOP，即每秒十亿亿次 (10¹⁸) FLOPS。达到这一级别的机器被称为百亿亿次级超级计算机。

超级计算机凭借其闪电般的速度处理海量数据的能力，已成为许多科学领域不可或缺的工具。它们助力药物研发、发现新材料、预测天气，甚至可以“学习”下棋，例如1997年击败俄罗斯象棋大师加里·卡斯帕罗夫的传奇IBM超级计算机“深蓝”。

1. El Capitan超级计算机

- 地点：美国加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室

性能：1,742 petaFLOPS（相当于 1,742 exaFLOPS）

- 组件：AMD Instinct MI300A APU 中集成的第四代 24 核 AMD EPYC CPU

- 开始运营：2024年11月

El Capitan 是目前世界上功能最强大的超级计算机，也是有史以来部署的第三台百亿亿次级计算机，将于 2024 年底正式上线。

这台超级计算机位于劳伦斯利弗莫尔国家实验室，在无需地下试验的情况下保护和确保美国核武库安全方面发挥着至关重要的作用。

此外，El Capitan还支持与国家安全相关的绝密任务，包括将人工智能（AI）和机器学习应用于先进的国防系统。

El Capitan 不仅限于军事领域，还用于解决复杂的科学问题，尤其是材料科学和物理学领域。

这台超级计算机由美国能源部作为CORAL-2计划的一部分建造，用于取代2018年部署的超级计算机Sierra。El Capitan以其巅峰性能，标志着计算能力的重大进步，开启了百亿亿次超级计算机的新时代。

2. Frontier超级计算机

- 地点：美国田纳西州橡树岭国家实验室

- 性能：1.353 petaFLOPS（相当于 1.4 exaFLOPS）

- 组件：64 核 AMD EPYC CPU 和 AMD Instinct MI250X GPU

- 开始运营：2022年8月

由 HPE Cray 打造的 Frontier 在全球最强大超级计算机榜单中排名第二，并于 2022 年创造了历史，成为首台百亿亿次超级计算机。

据世界顶尖科技杂志IEEE Spectrum报道，Frontier最初旨在支持癌症、药物发现、核聚变、新材料、超高效发动机设计和宇宙恒星爆炸模拟等许多重要领域的高级研究。

未来，Frontier 将继续在科学研究中发挥重要作用，从开发下一代交通技术到医学领域的突破。此外，这台超级计算机还将用于大规模宇宙模拟。

美国匹兹堡大学天体物理学副教授埃文·施耐德 (Evan Schneider) 向《麻省理工科技评论》透露，他计划利用 Frontier 研究银河系随时间的演变。

Frontier凭借其卓越的性能，不仅是高性能计算领域的里程碑，更开启了科技领域的新纪元。

3. Aurora超级计算机

- 地点：美国伊利诺伊州阿贡国家实验室

- 性能：1,012 petaFLOPS（相当于 1.0 exaFLOPS）

- 组件：英特尔至强 Max 系列 CPU 和英特尔数据中心 Max 系列 GPU

- 投入运营时间：2023年6月

作为榜单上最新、最有前途的超级计算机之一，Aurora 有望成为地球上最强大的机器。Aurora 位于阿贡国家实验室领导计算中心 (ALCF)，是有史以来建造的第三台百亿亿次级超级计算机。据 ALCF 代表介绍，该系统的计算性能可达每秒 2 百亿亿次浮点运算 (EXA)，是 Frontier 的两倍。

Aurora 由英特尔和 HPE 联合开发，不仅支持科学工具和分析，还能执行复杂的模拟并运行先进的 AI 算法。凭借强大的计算能力，Aurora 可以在气候预测、材料科学、能源存储和核聚变等领域创建精确的模型。

据高性能计算新闻网站 HPCWire 报道，核聚变是 Aurora 的重点研究领域之一。

科学家们希望借助这台超级计算机的强大力量，早日解开大规模聚变能之谜，开启清洁可持续能源的新时代。

4. Eagle超级计算机

- 位置：Microsoft Azure

- 性能：561 petaFLOPS（相当于 0.56 exaFLOPS）

- 组件：48 核 Intel Xeon Platinum 8480C CPU 和 Nvidia H100 GPU

- 开始运营：2023年8月

与传统的研究实验室超级计算机不同，微软的 Eagle 完全运行在云端。它通过 Microsoft Azure 平台部署，不仅是全球速度最快的超级计算机之一，而且任何愿意付费使用的人都可以访问它。

作为一个由强大系统组成的分布式网络，Eagle 拥有强大的计算能力，在全球最快超级计算机排行榜上位列第四。这标志着云计算领域迈出了重要一步，超级计算机不再局限于物理实验室，而是可以远程利用，服务于全球范围内的研究、人工智能、数据科学和模拟工作。

5.HPC6超级计算机

- 地点：意大利费雷拉埃尔博尼奥内的埃尼绿色数据中心

性能：477.9 petaFLOPS（最高可达 606 petaFLOPS）

- 组件：AMD Instinct MI250X GPU 中的第三代 64 核 AMD EPYC CPU

- 开始运营：2024年11月

2024年11月，意大利能源巨头埃尼公司推出了欧洲最强大的超级计算机、全球首台工业超级计算机HPC6，这是第一台进入全球最快五大超级计算机的非美国超级计算机。

得益于埃尼绿色数据中心基础设施的突破性改进，HPC6 的性能提升了近十倍，从每秒 70 千万亿次浮点运算 (petaFLOPS) 提升至最高每秒 606 千万亿次浮点运算 (petaFLOPS)。该系统旨在支持脱碳和能源​​效率优化研究，为可持续发展做出贡献。

HPC6将承担二氧化碳封存的地质和流体动力学研究、高性能电池开发、生物燃料供应链优化、生物化学应用材料开发、磁约束聚变等离子体行为模拟等先进科技领域的多项重要任务，支持聚变能研究。

HPC6还配备了现代化的液体冷却系统，采用“直接”方式散发96%的热量，提高性能并最大限度地节省能源。

HPC6拥有巨大的计算能力和突破性的应用，不仅是欧洲的骄傲，也是工业和清洁能源超级计算领域的一大进步。

6.富岳超级计算机

- 地点：日本神户理化学研究所计算科学中心

- 性能：442 petaFLOPS（相当于 0.44 exaFLOPS）

组件：CPU A64FX

- 开始运营：2020年6月

富岳超级计算机自 2020 年 6 月至 2022 年 6 月一直保持着世界最强大超级计算机的称号，至今仍是顶级超级计算机名单上最古老的系统之一。

富岳（Fugaku）以日本标志性火山富士山命名，距离东京约100公里。该系统取代了巅峰（Summit），后者首次在全球最强大超级计算机TOP500排行榜上夺得第一名。

多年来，富岳一直被用于重要的科学研究。特别是在新冠疫情期间，科学家们利用富岳的计算能力来模拟病毒的传播。

据日经亚洲报道，这台超级计算机帮助证明无纺布口罩能够更有效地阻挡空气中释放的飞沫，为卫生政策的方向做出了贡献。

如今，富岳继续发挥其先锋作用，被用于训练日本的大型语言人工智能模型（LLM），类似于ChatGPT的开发方式。据《日本新闻》报道，这是日本人工智能发展战略的一部分，旨在构建针对日语和文化进行优化的人工智能模型。

尽管富岳不再占据榜首位置，但它仍然是世界上最重要的超级计算机之一，为科学、医学和人工智能做出了巨大贡献。

7.阿尔卑斯超级计算机

- 地点：瑞士卢加诺瑞士国家超级计算中心

- 性能：270 petaFLOPS（相当于 0.27 exaFLOPS）

组件：Nvidia GH200 Grace Hopper处理器

- 开始运营：2024年9月

阿尔卑斯超级计算机于 2024 年 9 月投入使用，是世界上功能最强大的计算机之一，旨在处理现代科学所需的海量数据。

它也取代了瑞士国家超级计算中心（CSCS）原有的超级计算机Piz Daint。Alps尤其向全球研究人员开放，有助于加速尖端科学研究。

Alps 的基础设施设计具有灵活的资源分配能力，允许将其部分计算能力专用于不同的专门用途。

虽然阿尔卑斯山的主要枢纽位于CSCS，但该系统并非在单一地点运行。它分布在几个主要研究机构，包括位于洛桑的瑞士联邦理工学院、位于菲林根的保罗·谢尔研究所（PSI）以及位于意大利博洛尼亚的欧洲中期天气预报中心（ECMWF）。

Alps超级计算机不仅是一台强大的计算设备，更是一个开放的科研中心，支持从气象到人工智能等各个领域的研究。凭借其灵活的架构和分布式网络，Alps正在助力塑造全球科技的未来。

8. LUMI超级计算机

- 地点：芬兰卡亚尼 CSC 数据中心

- 性能：380 petaFLOPS（相当于 0.38 exaFLOPS）

- 组件：第三代 64 核 AMD EPYC CPU 和 AMD Instinct MI250X GPU

- 开始运营：2021年6月

LUMI 位于芬兰，曾是欧洲最强大的超级计算机，目前在全球排名第八。据欧盟官员称，该超级计算机 100% 采用可再生水力发电，其废热用于为附近建筑物供暖。LUMI 于 2021 年 6 月开始测试，预计将于 2023 年 2 月全面投入运行。

LUMI不仅是一台功能强大的超级计算机，而且还旨在为欧洲各地的研究人员提供服务，促进大规模的科学合作项目。

官员们此前表示，该系统专门针对基于人工智能的工作负载进行了优化，可加速高级数据分析和模拟。

LUMI 的突破之一是它将超级计算的能力与量子计算相结合。具体来说，LUMI 是芬兰两大量子计算系统 QAL 9000 和 Helmi 的“合作伙伴”。

此次合作有助于科学家挖掘量子计算的潜力，尽管与未来可能实现的目标相比，这项技术仍然有限。

量子计算与LUMI等超级计算机的结合，创造了一个更强大的系统，支持量子化学、材料模拟和人工智能优化等领域的前沿研究。

LUMI不仅是一台先进的人工智能超级计算机，也是经典计算和量子计算之间的桥梁，为研究人员提供当今最强大的工具来探索科学技术的新视野。

9.莱昂纳多超级计算机

- 地点：意大利博洛尼亚 CINECA 数据中心

- 性能：239 petaFLOPS（相当于 0.23 exaFLOPS）

- 组件：32 核 Intel Xeon Platinum 8358 CPU 和 Nvidia A100 GPU

- 开始运营：2022年11月

Leonardo是欧洲最先进的超级计算机之一，隶属于欧盟EuroHPC项目。该系统由三个强大的模块构成，共同构成了欧洲速度第二快的超级计算机，为科技研究提供了强大的计算能力。

该超级计算机由意大利领先的技术联盟 CINECA 运营，该联盟由领先的大学、公共研究中心和政府机构组成。

莱昂纳多不仅是一台强大的超级计算机，也是欧洲科技合作的象征，为许多领域的重要突破做出了贡献。