Hoa Kỳ và Trung Quốc chạy đua với các siêu máy tính

Hạ My biên tập

Các nhà khoa học trên toàn thế giới đang đẩy mạnh siêu máy tính exascale, hứa hẹn sẽ tính toán nhanh hơn tương đương với mỗi người đàn ông, phụ nữ và trẻ em trên Trái đất có thể thực hiện 150 triệu phép tính đồng thời mỗi giây. Getty

Trong khi Tập Cận Bình và Donald Trump giành giật vị trí số một vì tranh cãi về các vấn đề thương mại và công nghệ rộng lớn, một trận chiến Trung-Mỹ khác đang diễn ra- người có siêu máy tính nhanh nhất.

Chỉ vài ngày trước khi Trump chuẩn bị gặp chủ tịch Trung Quốc tại cuộc họp G20 ở Osaka, Washington đã áp đặt các hạn chế đối với năm công ty siêu máy tính Trung Quốc cấm họ mua công nghệ của Mỹ.

Động thái này được xem là một nỗ lực của Hoa Kỳ nhằm cản trở sự phát triển khả năng siêu máy tính của Trung Quốc, hứa hẹn mang lại lợi ích lớn cho quân đội, trí tuệ nhân tạo và các lĩnh vực khác.

Động thái này được đưa ra khi các nhà khoa học ở hai nước đẩy tốc độ tính toán siêu máy tính lên mức cao mới. Vào tháng 3, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ cho biết Aurora, siêu máy tính exascale đầu tiên ở Mỹ, sẽ lên mạng vào năm 2021 tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne gần Chicago.

Trung Quốc, nơi có nhiều siêu máy tính hơn bất kỳ quốc gia nào khác, đặt mục tiêu đưa máy tính exascale của riêng họ vào hoạt động vào năm 2020 và Nhật Bản dự định sẽ tiếp tục vào năm 2021.

Một máy tính exascale có thể thực hiện 10 18 phép tính mỗi giây. Điều đó tương đương với mỗi người đàn ông, phụ nữ và trẻ em trên trái đất thực hiện đồng thời 150 triệu phép tính mỗi giây, theo phòng thí nghiệm của Argonne.

Hiện tại, Mỹ duy trì vị trí dẫn đầu về công nghệ, được đánh giá theo bảng xếp hạng mới nhất. Mỹ có năm trong số 10 siêu máy tính nhanh nhất thế giới, trong khi Trung Quốc có hai, xếp hạng tháng 6 theo Top500 cho thấy.

Nhưng Trung Quốc vẫn là một thế lực hùng mạnh và các chuyên gia dự đoán cuối cùng họ sẽ vượt qua Mỹ một lần nữa. Máy tính hiệu năng cao là một phần của chương trình tiến bộ công nghiệp Made in China 2025 của Bắc Kinh.

Vẫn còn phải xem nếu có bất kỳ tác động nào đến việc đưa các công ty Trung Quốc vào danh sách đen xuất khẩu công nghệ của Mỹ sẽ có các chương trình siêu máy tính của Trung Quốc, và liệu có thêm tên tuổi nào nữa hay không.

Aurora sẽ được chế tạo bởi nhà sản xuất chip Intel và nhà sản xuất siêu máy tính Cray, cả hai công ty Mỹ. Phần cứng có thể sẽ được sử dụng trong nghiên cứu thiên văn học, y học cá nhân hóa và phát triển năng lượng mặt trời.

Argonne, cách Chicago khoảng 45 phút lái xe về phía tây nam, trông giống như một khuôn viên trường đại học, với các tòa nhà nằm trên khu đất công viên rộng 6 km2. Một tòa nhà mới để chứa Aurora đang được xây dựng.

Phòng thí nghiệm, được điều hành bởi Đại học Chicago, được thành lập vào năm 1946 và là một trong 17 cơ sở như vậy do Bộ Năng lượng giám sát. Có nguồn gốc từ Dự án Manhattan của Enrico Fermi, nơi tạo ra phản ứng dây chuyền hạt nhân được kiểm soát đầu tiên trên thế giới.

Michael Papka, một nhà khoa học cao cấp có bộ râu dài ấn tượng là lãnh đạo Argonne. Một trong những công cụ theo ý của ông là Mira, hiện đang đứng thứ 24 trong cuộc thi tốc độ siêu máy tính toàn cầu. Nếu tất cả diễn ra theo đúng kế hoạch, Aurora sẽ nhanh hơn 100 lần.

Papka cho biết có một nhu cầu cấp thiết để nâng cấp hiệu suất siêu máy tính. Trước đây, các thiết bị như vậy chủ yếu được sử dụng trong nghiên cứu cơ bản.

Nhưng trong những năm gần đây, nhu cầu về sức mạnh xử lý đã tăng vọt trong các lĩnh vực từ trí tuệ nhân tạo, đến phân tích dữ liệu, đến kỹ thuật ứng dụng. Các máy móc hiện đang hoạt động khó có thể theo kịp nhu cầu.

Michael Papka, một nhà khoa học cao cấp tại Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne gần Chicago, khoe bên trong siêu máy tính Mira. Siêu máy tính Aurora dự kiến sẽ nhanh hơn 100 lần.

Sự phát triển của siêu máy tính thế hệ tiếp theo ở Mỹ bắt đầu từ năm 2015, khi Tổng thống Barack Obama ban hành lệnh điều hành tạo ra Sáng kiến ​​Điện toán Chiến lược Quốc gia. Mục tiêu là duy trì và mở rộng sự lãnh đạo của Hoa Kỳ trong điện toán hiệu năng cao.

Sáng kiến ​​được đưa ra bởi Bộ Năng lượng, Bộ Quốc phòng và Quỹ Khoa học Quốc gia. Sau khi Tổng thống Donald Trump nhậm chức, ba phòng thí nghiệm của Bộ Năng lượng bắt đầu cạnh tranh trực tiếp để xây dựng siêu máy tính exascale đầu tiên của đất nước.

Jack Dongarra, giáo sư tại Đại học Tennessee và là thành viên sáng lập của Top500, xếp hạng siêu máy tính nhanh nhất thế giới, cho biết, ngoài Aurora của Argonne, Bộ Năng lượng còn lên kế hoạch cho hai siêu máy tính xuất sắc hơn. Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge dự kiến ​​sẽ có Frontier hoạt động vào năm 2021, trong khi Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore dự kiến ​​xây dựng El Capitan vào năm 2022.

Nhưng mọi thứ có thể không đi theo kế hoạch, Dongarra nói, và thêm rằng Argonne có thể không phải là người đầu tiên thành công.

Top500 công bố danh sách các siêu máy tính nhanh nhất thế giới hai lần một năm, vào tháng 6 và tháng 11. Mặc dù Mỹ giữ vị trí dẫn đầu rất lớn khi bảng xếp hạng bắt đầu vào năm 1993, Trung Quốc đã vượt xa họ trong thập kỷ qua.

Trung Quốc đã chiếm vị trí hàng đầu lần đầu tiên vào tháng 11 năm 2010 với Tianhe-1 của Đại học Quốc phòng. Hoa Kỳ đã lấy lại vị trí dẫn đầu trong một thời gian ngắn, nhưng Tianhe-2 và Sunway TaihuLight giữ vị trí hàng đầu từ năm 2013 đến 2017. Trung Quốc đã vượt qua Hoa Kỳ trong tổng số siêu máy tính vào năm 2016.

Cỗ máy nhanh nhất của Mỹ rơi xuống vị trí thứ ba vào năm 2016 và xuống vị trí thứ năm vào tháng 11 năm 2017. Nhưng vào tháng 6 năm 2018, Hội nghị thượng đỉnh của Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge đã giành lại vị trí hàng đầu. Tính đến tháng 11 năm ngoái, Mỹ là nơi có 5 trong số 10 siêu máy tính mạnh nhất thế giới.

Trung Quốc cho thấy sự suy giảm về số lượng, với 219 trong số 500 siêu máy tính mạnh nhất thế giới, giảm so với 227 trong tháng 11. Hoa Kỳ đã tăng số lượng của nó lên 116 từ 109.

Vào ngày 21 tháng 6, Bộ Thương mại Hoa Kỳ đã công bố việc đưa năm đơn vị kinh doanh liên quan đến siêu máy tính của Trung Quốc vào Danh sách thực thể của họ vì đe dọa đến an ninh quốc gia của Hoa Kỳ.

Năm tổ chức trong danh sách đen bao gồm Dawning Information Industry, được biết đến với tên Sugon và một chi nhánh hình thành liên doanh với nhà sản xuất chip Advanced Micro Devices của Mỹ. Vị trí trong danh sách khiến họ không đủ điều kiện để nhận xuất khẩu chất bán dẫn và công nghệ khác của Hoa Kỳ.

Chính quyền Trump hồi tháng Năm đã đưa Huawei Technologies vào danh sách tương tự. Điều này tuân theo việc áp dụng lệnh cấm xuất khẩu đối với nhà sản xuất chip của Trung Quốc.

Sau hội nghị thượng đỉnh Nhóm 20 vào cuối tuần trước tại Osaka, cố vấn kinh tế Nhà Trắng, ông Larry Kudlow, nói với Fox News rằng Huawei sẽ vẫn nằm trong Danh sách thực thể.

Ông cũng cho biết sẽ không có giấy phép nào được cấp cho phép Huawei có được thiết bị do Mỹ sản xuất trong các trường hợp có thể gây rủi ro an ninh quốc gia.

Các siêu máy tính thế hệ tiếp theo có khả năng thúc đẩy những đổi mới đột phá, góp phần nghiên cứu về vũ trụ học, di truyền học, bộ não con người, vật liệu mới và năng lượng. Chúng có ý nghĩa quan trọng đối với cả ngành công nghiệp và an ninh quốc gia.

Trung Quốc hiện đang chế tạo ba siêu máy tính tiền exascale và dự kiến ​​sẽ có một siêu máy tính exascale hoạt động vào năm 2020, trước Mỹ, Dongarra nói và cho biết rằng ông tin rằng Trung Quốc sẽ có được ưu thế hơn Mỹ về lâu dài.