全世界都在竞相建造下一代超级计算机，但美国的努力已经停滞不前。
特别是中国和欧洲正在推进相关项目。和日本越来越多加快步伐。
与此同时，美国政府还没有制定实现这一目标的计划exascale计算机。
百亿亿次计划不仅仅是建造超级计算机。
百亿亿级平台的发展还将孕育新的处理器、存储和网络技术。其他国家在这些领域的突破可能会给美国的科技主导地位带来新的挑战。
为什么百亿亿次系统如此重要?
该系统将能够实现每秒1万亿次(或100万万亿次)浮点运算——比一个千万亿次浮点运算系统强大1000倍——有能力解决世界上最重大的科学问题。如果美国落后，其他国家将会越来越多地进行这项研究。
总之，世界已经唤醒了对高性能计算的需求。美国目前还在打瞌睡。
美国在高性能计算领域的领先地位岌岌可危的五个原因如下。
他说:美国没有百亿亿次计划。
一个百亿亿次的发展项目花费了美国数十亿美元。欧洲估计，其百亿亿次计划在十年内将花费35亿欧元(47.24亿美元)。
中国是把不计其数的钱到它的努力。
2008年，中国有15个系统跻身世界最强大系统500强。在本月发布的最新榜单中，有74台中国制造的导弹系统，占世界总数的14.8%。
2010年，一个中国建造的系统位居榜首。随着日本政府对高性能计算的发展表现出新的兴趣，日本现在是超级计算机排行榜的第一站。
美国继续资助大型项目，如IBM计划于明年为劳伦斯利弗莫尔国家实验室提供20千兆次浮点运算计算机。这一制度可能会让美国重新回到500强排行榜的首位。
但是，尽管欧洲和中国发生了什么，美国还没有为百亿亿次的发展制定预算。
能源部将不迟于2月10日向国会提交建造exascale系统的时间表和费用。这一方案的出台实在是太糟糕了，尤其是在本周国会超级委员会未能达成预算协议的情况下，该协议将触发强制削减支出。
美国科学家一年来一直警告说，欧洲和中国正走在更快的百亿亿次发展道路上。
巴塞罗那超级计算中心计算机架构研究经理Alex Ramirez展示了ARM和Nvidia的处理器卡。
“欧盟的努力更有组织的在这个阶段对exascale强烈支持欧盟委员会(European Commission),“Jack Dongarra说,田纳西大学的计算机科学教授,一位著名的研究人员在橡树岭国家实验室,以及一个组织者的500强名单。
唐加拉说:“欧洲人认为这是一个机会，可以在软件领域进行合作，在世界舞台上提高竞争力。”“底线是，美国似乎陷入了停滞，而欧盟、中国和日本正在为下一代做准备。”
他说:人们错误地认为美国将会赢得百亿亿次计算机竞赛。
虽然中国的超级计算机发展努力得到了很多关注，但欧洲人专注于开发一种可以与美国匹敌的技术基础设施
大型强子对撞机(LHC)，一个位于法国和瑞士边境的长达16.8英里的环形隧道，正在将欧洲建成世界高能物理研究中心。这可能意味着曾经想在美国工作的物理学家可能会发现欧洲更有优势。这可能有助于欧洲新产业的诞生。
美国曾计划在得克萨斯州修建一条54英里长的超级对撞机隧道，但由于预计成本从20世纪80年代末的约50亿美元增加到1993年的110亿美元，国会撤回了资金，并放弃了这个部分建设的项目。
欧洲国家也在共同建立他们自己的全球定位系统伽利略。这是一个200亿美元的项目。
大型强子对撞机和伽利略表明，欧洲国家愿意集中资源，在技术方面进行合作。他们在exascale中看到了类似的机会，尤其是在软件开发领域。
“美国、欧洲、中国和日本都有潜力实现首个百亿亿次系统，”欧洲百亿亿次软件计划(European exascale Software Initiative)在上个月的一份报告中总结道。
第3集:艾ascale的道路是未知的，这打开了挑战的门。
虽然美国还没有制定百亿亿次级的发展计划，但它已经列出了一些系统的要求。该系统必须在2019-2020年之前准备就绪，并且不能使用超过20兆瓦的电力，对于一个可能拥有数百万个处理器的系统来说，这只是一小部分电力。
对低功率系统的需求正在推动新的发展方法。作为欧洲exascale计划的一部分，西班牙的巴塞罗那超级计算中心(Barcelona Supercomputing Center)正与英国智能手机芯片制造商ARM Holdings合作，研究将其处理器与英伟达(Nvidia)图形处理器相结合的技术。他们也可以使用预期的ARM协同处理器。
巴塞罗那中心的计算机架构研究经理Alex Ramirez说，这个项目展示了你可以建立一个基于ARM架构的高性能计算集群。它还在为集群构建一个完整的软件堆栈。
拉米雷斯说:“未来还有很多挑战。”主要是让软件在不同于服务器或移动计算的环境中工作。他补充说:“在软件开发方面的人力和投资将是巨大的。”
欧洲也在进行其他的百亿亿次研究，包括一项使用英特尔技术的研究。
Ramirez说，巴塞罗那的努力现在已经两年了，最终的目标是建立一个能够在合理的功率水平上达到百亿亿级性能的系统。但他也看到了整个欧洲的目标。
拉米雷斯说:“这是一个保持欧洲嵌入式和高性能产业在前沿的机会。”“嵌入式技术和高性能计算技术之间有明显的融合。”
第4集:如果美国不领导百亿亿次，当计划开始时会发生什么?
今天的计算机科学新生应该知道四年后如何进入百亿亿次系统。当这个学生完成他或她的研究生工作时，将会有关于齐帕系统的讨论，一个比齐帕系统强大一千倍的东西。
如果高性能计算保持它的历史发展模式，zetascale系统有望在2030年左右面世。但是没有人知道zetascale系统会是什么样子，或者它是否可能。Zetascale计算可能需要全新的方法，比如量子计算。
白宫说,不想在一个“军备竞赛”建设更快的计算机,和一年前的这个月的一份报告中警告说,关注速度”可以转移资源从基础研究旨在发展从根本上HPC的新方法,最终可能使我们能够超越其他国家。”
但不管美国愿意与否，它都在进行计算机军备竞赛。为了发展超越其他国家的技术，美国将需要持续的基础研究资金以及建立一个百亿亿次系统。
卡内基梅隆大学计算机科学副教授路易斯·冯·安(Luis von Ahn)说:“许多国家已经意识到，美国之所以变得如此强大，其中一个原因就是联邦政府资助的研究。早前接受采访。“有很多国家正试图真正投资于科学和技术。我认为在美国继续提供资助很重要，否则就会失去优势——就这么简单。”
他说:美国还没有解释什么是危险的。
奥巴马总统是第一个提到百亿亿次计算的美国总统，但他并没有真正解释这种系统的潜力。
超级计算机可以帮助科学家们在原子水平上建立人类细胞模型，以及病毒如何攻击细胞。它们可以用来模拟地震，帮助找到预测地震的方法，以及设计能够承受地震的结构。它们越来越多地被工业界用于创建产品并在虚拟环境中进行测试。
超级计算机可以被用在任何可以想象到的地方，而且运算能力越强，科学就越精确。
如今，美国主导着市场。在500强系统中，仅IBM一家就占了近45%的系统份额，惠普紧随其后，占28%。榜单上最强大的系统中，有近53%在美国
本月早些时候在西雅图举行的SC11超级计算大会上，与会者有1.1万人，比五年前增加了一倍多。一个关键原因:可视化和建模的重要性日益增长。
这次会议吸引了来自世界各地的人们，因为今天的美国是高性能计算的中心，世界开始在通往exascale的道路上挑战某些东西。
Patrick Thibodeau为Computerworld提供SaaS和企业应用、外包、政府IT政策、数据中心和IT劳动力问题的服务。雷竞技电脑网站在推特上关注Patrick@DCgov，或订阅帕特里克的RSS提要。他的电子邮件地址是pthibodeau@computerworld.com。
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这篇文章名为《美国科技领先地位岌岌可危的五个原因》(Five reasons the U.S. tech lead is in danger)，最初发表于《计算机世界》 。