日报：散热难题“拖了超算升级的后腿”

　　参考消息网12月3日报道 据《日本经济新闻》12月1日报道，超级计算机在传染病应对和气象预测等广泛研究领域大显身手，一直守护着人们的安全和生活。然而，超级计算机或将停止升级。阻碍其升级的因素是散热处理和电力供应问题。为了将来能继续使用超级计算机，有人提出将超级计算机中心迁至寒冷的极地，以更好地预防设备过热问题。

　　报道称，超级计算机给人类带来诸多便利。例如，要作出准确的天气预报，大规模计算设备是必不可少的。计算机性能越强，越能预测各地在较长时间内的气象变化，有助于防范自然灾害。“富岳”是日本运算速度最快的超级计算机，除能够预测台风之外，还可用于预测发生在南海海槽附近的巨大地震和海啸。围绕未来人类或将遭遇什么灾难，超级计算机是可以作出预测的“一面镜子”。

　　但实际上，超级计算机的进化正趋于停止，主要原因是散热问题。

　　计算机使用的半导体遵循“摩尔定律”这一经验法则不断升级，即性能每18个月提升一倍。不过，随着半导体精密化取得进展，单位面积耗电量和排热量也大幅增加。搭载大量半导体的超级计算机开始像垃圾焚烧厂和火力发电厂一样产生巨大热量。

　　“富岳”的计算速度是上一代超级计算机“京”的40倍以上。而另一方面，为了发挥相应性能，“富岳”消耗的电力是“京”的2倍以上，相同面积发热量可达到“京”的5倍以上，相当于在一平方米的空间放置80多台家用电暖炉。

　　对于产生大量热量的巨大超级计算机而言，强有力的冷却设备是必不可少的。“富岳”所耗电量的约三成用于冷却计算机，每年电费高达数十亿日元(1日元约合0.007美元)。“富岳”后继机型的耗电量则进一步增加。由于电费上涨等，超级计算机的运营费或将不足。目前已出现为节约用电而让一些超级计算机在夏季停止运转的情况。

　　如何冷却作为巨大热源的超级计算机呢？与冷却汽车和飞机发动机一样，主要有两种方式：一种是空气循环制冷的“空冷方式”，另一种是水循环制冷的“水冷方式”。由于后者可以回收更多热量，采用“水冷方式”的最新设备占比较高。

　　在信息技术社会，热量问题是挥之不去的。与超级计算机一样，数据中心也会排放大量热量。为提高冷却效率，人们已开始像科幻小说情节那样选址。气温较低的北极地区成为设立数据中心的候选地。

　　冰岛尤其具有优势，其可再生能源发电量充足，全年气温较低，夏季气温也仅为20摄氏度左右，可以通过空气循环达到冷却效果。日本网际网路先机公司2023年在冰岛进行了小型数据中心运营实验。

　　报道称，日美欧竞相提高超级计算机性能。如果将其建造地点迁至北极或南极附近，似乎可以解决散热问题。但理化学研究所的三浦信一对此持否定态度。他指出：“有必要在超级计算机附近设置能供应电力的可再生能源设备、与城市地区之间的通信网，还需要负责运营和维护的人才。如此一来，在极地设置计算机中心的成本过高，恐怕很难实现。”

　　那么超级计算机今后将何去何从呢？为扫清发展障碍，科研人员正推进开发抑制其发热的技术。例如，如果用光信号代替电信号来进行信息处理，则产生的热量会减少。另外，如果放弃半导体精密化，将大量传统超级计算机连接起来使用，或者有效利用开发工作已取得进展的量子计算机，就可以在避开散热问题的情况下进行高性能运算。（编译/马晓云）