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中国能否建造一台价值1.45亿美元的超导电脑,从

时间:2020-06-04 06:04

中国正在建造一台10亿元人民币(约合1.454亿美元)的“超导计算机”,这是一台前所未有的能够开发新武器、破解密码的机器。根据官方信息和参与该项目的研究人员,分析智能,帮助避免能源需求激增。计算机是耗电的,而且越来越多。根据半导体工业协会的估计,到2040年,他们将需要比世界所能产生的更多的电力,除非他们的设计方式得到极大的改进。超导计算机是科学家提出的减少计算机计算环境足迹的最激进的进展之一。这一概念的基础是通过超导材料制造的过冷电路发送电流。根据一些估计,这个系统至少在理论上能产生几乎零的阻力,而且只需要传统计算机能量的一小部分,从四十分之一到千分之一。

进入超级联赛中国科学家已经在将超导技术应用于计算机方面取得了一些突破。他们开发了新的集成电路,在实验室中安装了超导材料,并测试了一种工业工艺,这种工艺能够在大规模生产成本相对较低的复杂超导芯片。他们还几乎完成了计算机系统的架构设计。

现在的目标是早在2022年就有一台机器的原型,根据去年11月中国科学院(cas)悄悄启动的一个项目,其预算估计高达10亿元人民币。如果这些努力取得成功,中国军方将能够加快研究和开发新型热核武器、隐形战斗机和下一代潜艇,其中央处理装置的频率为770千兆赫或更高。相比之下,目前最快的商用处理器的运行速度仅为5单位。

据中国超级计算机技术研究人员称,这一进展将使中国企业在全球竞争中占据上风,使节能数据中心成为处理人工智能应用所需大数据的关键。cas总裁白春礼表示,这项技术可以帮助中国挑战美国在电脑和芯片领域的主导地位。“集成电路产业是信息技术产业的核心……支持经济和社会发展,保障国家安全,”5月,白在访问上海微系统信息技术研究所时说。用于发展超导计算机的主要设施。“超导数字电路和超导计算机……将帮助中国在集成电路技术方面走捷径,超越其他国家,”他在研究所网站上说。但这个项目是高风险的。鉴于其他国家的类似尝试都以失败告终,批评人士质疑,将这么多的资金和资源投入到尚未实现的理论计算机设计中是否明智。

在开始的时候超导现象是一个多世纪前物理学家发现的。第二次世界大战后,美国、前苏联、日本和一些欧洲国家试图建造低电阻的大型低温冷却电路。在美国,这项努力吸引了政府的间谍机构、国家安全局(nsa)和国防部的支持,因为这项技术具有潜在的军事和情报用途。但是超导材料的物理特性,比如锗,却不如传统计算机中使用的硅那样为人所熟知。

结果,芯片制造被证明具有挑战性,在低温下精确控制信息系统(有时接近绝对零度,即零下273摄氏度)令人头痛。虽然制造了一些原型,但没有一个能被放大。同时,硅基计算机的发展速度和效率都在不断提高,为超导计算机的研究和开发提出了更高的标准。

但这些利用硅谷的巨大收益似乎已经结束了,比如高端英特尔核心的i7芯片已经在电脑商店的货架上运行了近十年。随着超级计算机的增长,他们的能量消耗也在增加。当今最快的计算机,美国的高峰和中国的太阳道太湖灯,需要30兆瓦的电力才能满负荷运行,这比一艘洛杉矶级核潜艇所能产生的电力还要多。以及他们的继任者,能够运行1,000petaflops或者每秒运行100万亿次浮点运算的exascale超级计算机,可能需要一个独立的发电站。Li Xiaowei是国家计算机体系结构重点实验室的执行副主任,他对中国的项目非常熟悉,他说制造超导计算机的主要动机是降低未来高性能计算机的能量需求。李说,“它将是一台通用计算机,能够运行从文本处理到查找大质数的各种算法”,后者是解码加密消息的重要方法。

李不愿透露正在建造中的机器的技术细节,但他确认这不是一台量子计算机。他在接受《南华早报》采访时说:“它是在古典建筑基础上建造和运行的。”量子计算机不是用值为1或0的比特来编码信息,而是使用量子比特,它的作用更像开关,可以同时是1和0。大多数类型的量子计算机也需要极冷的环境来操作。人们相信量子计算机比经典的超导计算机要快,但可能仅限于特定的工作,需要更长的时间才能实现。然而,许多技术可以共享并从一个平台转移到另一个平台。比赛开始了在这场竞争中,中国并不是唯一的国家。国家安全局在2014年启动了一个类似的项目。国家情报局局长办公室下的低温计算复杂性项目已经将合同授予了ibm,raytheon-bbn和northrop grumman的研究团队,以建造一台超导计算机。节目经理Marc Manheimer在一份声明中说:“目前基于互补金属氧化物半导体技术的超级计算机的功率、空间和冷却要求正变得难以控制。”“基于超导逻辑与新型低温存储器相结合的计算机将允许扩展当前的计算设施,同时保持在空间和能量预算范围内,并可能使超级计算机的开发超出外部。”在方案的最初阶段,研究人员将开发存储器和逻辑子系统的关键部件,并规划原型计算机。nsa表示,目标是以后将这些组件升级并集成到工作中的计算机中,并使用一套标准的基准程序测试其性能。

这项美国计划的最后期限和预算尚未公布。在中国,一家位于深圳的电子公司xlichip,是中国南方一个不断发展的技术中心,周二,该公司被授予了一份合同,为位于北京的cas的计算技术研究所的超导计算机程序提供测试硬件。“客户有一些特殊的要求,但我们有信心提出产品,”公司的一位女发言人说,没有详细说明。

中科院半导体研究所的研究员范中超(音)作为专家小组的一部分审查了这份合同,他说硬件是一个现场可编程门阵列(FPGA),这是一个可重组的芯片,可以用来模拟和测试大型复杂集成电路的设计。

据中国科学院网站介绍,去年,中国研究人员实现了拥有10000个超导结合点的计算机芯片的大规模生产。相比之下,石溪大学(Stony Brook University)和麻省理工学院(MIT)的一个联合研究小组将超过80万个连接挤进芯片中。但是到目前为止报道的大多数制造工作都是在实验室中少量进行的,而不是为了工厂生产而扩大规模。

领袖郑东宁超导薄膜的国家实验室和设备组超导物理研究所的在北京,说如果10000 -结芯片低缺陷率有利于大规模生产,他们可以被用作构建块超导计算机的建设。

郑说,中国发展新技术的决心只会因为与美国的贸易战而增强。许多中国公司依赖于美国的计算芯片,而白宫5月份威胁禁止向中国电信巨头中兴通讯(ZTE)出口芯片,几乎让该公司陷入绝境。

但郑说,中国不应该指望超导计算机技术来挑战美国的主导地位。美国和日本等其他国家在这一领域的投资比中国多了许多年,尽管它们的投资规模较小,但它们始终如一,使它们在知识和经验方面具有很大优势。

“10亿元是一大笔钱,但它不能解决所有剩下的问题。无论投资多么密集,一些技术问题可能需要数年时间才能找到解决方案。

中国政府科学政策智库中国科学技术研究院(Chinese Academy of Science and Technology for Development)研究员魏东源表示,中国应提高该项目的透明度,并向公众提供更多有关其应用的信息。

“它可以用于天气预报或模拟新核武器的爆炸。一个挑战是开发一个新的操作系统。软件开发一直是中国的软肋。

上海交通大学(Shanghai Jiao Tong University)的超级计算机科学家陈泉表示,在有关下一代高性能计算机发展的学术讨论中,超导经常被提及。