美國阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory，簡稱ANL）是美國政府最早建立的國家實驗室，也是美國最大的科學(xué)與工程研究實驗室之一——在美國中西部為最大。阿貢前身是芝加哥大學(xué)的冶金實驗室 (Metallurgical Lab) [1] ，現(xiàn)在隸屬于美國能源部和芝加哥大學(xué)。諾貝爾物理學(xué)獎得主費米于1942年在此領(lǐng)導(dǎo)小組建立了人類第一臺可控核反應(yīng)堆（芝加哥一號堆，Chicago Pile-1)，完成了曼哈頓計劃的重要一環(huán)，并且使人類從此邁入原子能時代 過去半個多世紀(jì)中，芝加哥大學(xué)為美國能源部及其前身監(jiān)管阿貢國家實驗室的運行。阿貢是二次世界大戰(zhàn)曼哈頓工程的一部分，從芝加哥大學(xué)的冶金實驗室的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。1942年12月2日，美國物理學(xué)家費米（Enrico Fermi，1901-1954）和他約50名的同事在芝加哥大學(xué)的壁球場里產(chǎn)生了世界上第一個受控核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，“芝加哥一號堆”。阿貢國家實驗室成功完成受控核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)后，由橡樹嶺國家實驗室隨后完成了濃縮鈾235的提煉，并最終由洛斯·阿拉莫斯國家試驗室組裝并實施試驗。阿貢、橡樹嶺、洛斯·阿拉莫斯一起完成了原子彈制造的重要環(huán)節(jié)。 第二次世界大戰(zhàn)后，阿貢接受開發(fā)和平利用原子反應(yīng)堆的任務(wù)。 阿貢實驗室有四個主要的研究領(lǐng)域，每個領(lǐng)域完成政府和能源部的賦予職責(zé)，以及為全社會提供重要的效益。它們是：計算、環(huán)境與生命科學(xué)，能源與全球安全， 光子科學(xué)，物理科學(xué)與工程。 超算全球500強(qiáng)榜單“TOP500”的創(chuàng)設(shè)成員、田納西州大學(xué)教授杰克·東加拉（Jack Dongarra）教授透露，在美國，除阿貢國家實驗室外，橡樹嶺國家實驗室也計劃在2021年上線“前沿”（Frontier）號，承擔(dān)核試驗等任務(wù)的勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室則計劃2022年上線“El Capitan”號，這些均為E級超算。但在研發(fā)過程中有可能遇到無法預(yù)料的障礙。杰克·東加拉教授指出，“最先登頂?shù)奈幢鼐褪前⒇晣覍嶒炇摇薄?/span> 讓我們回顧一下超算的競賽歷史。TOP500榜單每年發(fā)布2次，分別在6月和11月公布處理性能的排名。該榜單創(chuàng)設(shè)于1993年，至今已過去了四分之一世紀(jì)。在創(chuàng)設(shè)之初，美國占據(jù)了絕對優(yōu)勢，但在過去10年中國迅速發(fā)力，確立了優(yōu)勢。 中國國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)（NUDT）憑借“天河一號”于2010年11月首次登上榜首。隨后一度被美國超越，但2013～2017年的5年間，升級后的“天河二號”和采用國產(chǎn)技術(shù)的“神威太湖之光”接連占據(jù)榜首，2016年中國首次在超算數(shù)量上超過美國。 美國首個超高速E級超級計算機(jī)“極光”預(yù)定2021年上線 與此同時，美國在2016年的最高名次降至第3位，2017年11月再降至第5，但隨后發(fā)起反攻，2018年6月憑借橡樹嶺國家實驗室的“頂點”再次奪回榜首位置。在當(dāng)年11月的最近一次排名中繼續(xù)保持第一，美國也在榜單前10中占到了一半。美國盡管奪回了性能榜首的位置，但在保有量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于中國。在TOP500榜單上，中國達(dá)到227臺，占到總數(shù)的45％，而美國只有109臺，占比25％，為歷史最低。 日本的保有量為31臺，在中美之后位列第3。NEC的“地球虛擬器”曾在2002年6月至2004年6月期間占據(jù)榜首，隨后“京”號也于2011年登上榜首。在截至2018年11月的超算節(jié)能排行榜“綠色500”上，日本的“菖蒲”（Shoubu）位居第一，現(xiàn)在正計劃2021年前后將E級超算“Post京”上線。 新一代超算正在拓展人類未來的可能性。有望在破解宇宙之迷、遺傳基因和人類大腦研究、改變產(chǎn)業(yè)界的新材料及新能源開發(fā)、國防等領(lǐng)域推動革命性的研究。
