Zettaflops时代：NVIDIA超级计算炉边谈话的深度解读与未来洞察

引言/导读

在计算的黄金时代，超级计算（HPC）已不再是象牙塔内专注于纯粹物理模拟的孤立领域。NVIDIA副总裁兼HPC/超大规模计算总经理Ian Buck在SC25大会上的炉边谈话，联同全球顶尖超算中心的领导者们（来自TACC、阿贡国家实验室、于利希研究中心和理化学研究所），共同揭示了高性能计算正在经历一场由模拟（Simulation）、科学AI（AI for Science）和量子计算（Quantum Computing）三大支柱驱动的革命性融合。

这场对话不仅回顾了CUDA从2006年首次亮相超级计算大会的青涩起点，更描绘了一幅通往Zettaflops（泽塔级浮点运算）计算工厂的宏伟蓝图。本文将深入梳理这场行业顶级对话的核心内容，分析其对全球科技格局，特别是对中国AI与科研领域的深刻启示。

超级计算的演进：从CUDA到Zettaflops的加速史诗

Ian Buck首先回顾了加速计算的历史轨迹，强调了超级计算社区一直是推动NVIDIA技术路线图前进的核心力量。

历史起点与关键技术突破

NVIDIA的超级计算征程始于2006年首次展示CUDA（统一计算架构）。最初，GPU以PCIe卡的形式存在，但超算社区的需求推动了硬件的根本性变革。

• 物理形态的演变：为了连接多个GPU并增强I/O能力，NVIDIA在2010年为Sububame超级计算机设计了新的GPU外形，首次将GPU侧立放置。
• CPU-GPU的紧密耦合：2016年，NVIDIA与IBM合作，在OpenPOWER系统上开发了定制的NVLink互联，用于Summit和Sierra系统，实现了CPU和GPU的深度集成。
• Grace Hopper架构的诞生：在ChatGPT爆炸性增长之前，Grace Hopper系统（首次将NVIDIA的CPU与GPU连接）已于2022年宣布，被洛斯阿拉莫斯国家实验室选中，不仅用于模拟，也用于机器学习和AI探索。

规模与性能的爆炸性增长

加速计算已成为主流。目前，Top 100超级计算机中，有88台采用了加速技术，这一比例持续增长。

• 生态系统与普及度：CUDA-X生态系统拥有超过6亿次下载量，覆盖约700万开发者，并包含近1000个SDK和AI模型。
• Zettaflops时代的来临：全球已宣布的AI Exaflops（百亿亿次）累积总量正在快速增长。NVIDIA宣布，目前已宣布的累计AI计算能力已超过4.5 Zettaflops，涉及超过30万块GPU。
• 巨型系统的涌现：例如，阿贡国家实验室的Solstice系统将包含10万块Blackwell GPU，其AI计算能力将是目前全球Top 500总和的1.6倍。

新三驾马车：模拟、科学AI与量子计算的融合

现代超级计算机不再只有一个主要支柱，而是必须在模拟、AI for Science和量子计算三个领域同时加速。

模拟的极限加速

超级计算机最初为模拟而生，旨在创造“科学仪器”，模拟自然界无法在时间尺度或宏微观上观测到的现象。如今，AI正在帮助模拟突破速度和复杂度的限制。

• 气候模拟的世界纪录