中国“灵晟”超算系统登顶全球超级计算机榜单

本文来自微信公众号： 自然系列 ，作者：Nature Portfolio

一台中国超级计算机荣登全球超算榜首——这是近十年来中国超算首次登顶。“灵晟”（LineShine）的脱颖而出源于它融合了传统计算机处理和人工智能功能，研究者认为这代表了科学计算的未来。

6月23日，位于中国深圳国家超级计算中心的灵晟在每年发布两期的TOP500榜单中位居第一。

这台超级计算机的非凡之处，在于它没有采用图形处理单元（GPU）。这种高速芯片通常能处理人工智能所需的并行运算。美国公司一直在芯片设计领域处于领先地位，但灵晟主要由中国产的部件构成，这部分是由于美国以国家安全为由，限制了对中国的GPU出口。

这台超级计算机的强大性能，源于其组件的庞大规模——由将近1400万个计算核心组成——加上设计创新，包括快速数据传输和能够执行部分高密度计算的专门单元，这在其他计算机上通常是由GPU来完成的。

灵晟于4月正式亮相，每秒能执行超过200亿亿次计算，或2.19 EFlop/s，使之比原本位居第一、此次排名第二的加利福尼亚州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室El Capitan快了22%。

性能评估是基于TOP500榜单的“Linpack”指标所作，这是一项行业标准测试，测量计算机求解大型线性代数方程组的速度。

TOP500榜单创始人之一、美国田纳西大学的计算机科学家Jack Dongarra说，登顶榜单不一定意味着灵晟在所有科研或AI应用中都是速度巅峰。Google 和 Meta等 AI公司今日使用的巨型计算机系统也极快，但其设计和建造目的是为了以更快速度进行较低精确度的计算，因此难以比较。此外，Dongarra说，这些公司通常不参加TOP500的竞赛。

计算的未来

但灵晟的夺冠意义重大。上一次中国计算机登顶榜单是2017年的神威·太湖之光。近期夺冠展示出中国在计算机处理器设计等领域“非常强大的能力”，Dongarra说，也展示了单台计算机如何同时支持传统科学计算和新兴的AI计算。“这一点尤为宝贵，因为科学计算和人工智能正在日益交织。”

清华大学深圳国际研究生院的计算机和地学专家付昊桓已经用过灵晟，他同意这一观点，即这两种能力的结合代表着下一代科学计算的方向。“我非常激动，因为灵晟这样的系统，使我们有可能以更大规模、更高解析度和更快的速度来研究复杂的自然和工程系统。更重要的是，这使我们能以更集成的方式，结合物理学知识和数据驱动的人工智能。”付昊桓用灵晟证明，传统基于物理学的天气模型能够结合AI模型来改善东亚地区的降雨预测模型。

利用超级计算机，他的团队成功在仅14.6小时内对2016至2025年间的天气预报进行了回溯测试[1]。他补充说，在真实世界中，预测必须足够快，预报才能有用。“普通计算集群无法满足这种规模、速度和复杂度的要求。”灵晟还被科学家用于模拟原子尺度上的磁性材料。

全栈自主技术

灵晟芯片的设计部分基于英国半导体公司Arm Holdings的首创方案，该公司向其他企业授权其设计。但这台超级计算机包含了一些引人注目的自主研发特点。其芯片内部集成了专门元件，这些元件类似GPU，能加速矩阵乘法（对网格排列的数字进行乘法运算）；每个处理核心附近的一组内存芯片极大加速了核心接收数据的速度，从而加速了整体计算。

尽管现在大多数超级计算机使用的都是传统中央处理器（CPU）和单独GPU，但灵晟将这些能力结合在了同一芯片中。“CPU和GPU的界限在此变得模糊。” Dongarra说。

这类超级计算机无需在单独CPU和GPU之间传输数据，它能在同一系统内处理的工作流同时涵盖了传统模拟（利用物理原理预测行为）和AI计算。付昊桓说，灵晟具备基于CPU的超级计算机进行复杂物理建模的长处，同时也为AI计算提供了内置加速。

中国已建立起在计算机等关键技术上日益自给自足的目标，部分是为了突破美国的出口管制。灵晟的成功可被视为美国限制驱动中国创新的一个例子。

中国国家超级计算中心在一篇新闻稿中写道，“‘灵晟’算力登顶和应用成效的双重胜利，是我国超算领域突破国外技术封锁、构建自主可控软硬件体系的历史性跨越。”

参考文献：

1. Chen, M. et al.Preprint at arXiv https://doi.org/10.48550/arXiv.2605.24896 (2026).