首先,他们建议推动美国超级计算大众化。建立更多的中间层系统,帮助用户突破边界,同时建立工具,减少用户在扩大计算机规模时前期的资源投资。其次,资助更多电子工程师和计算机科学家,发放长期居留美国奖励和学术奖学金,来扩大创新人才库。最后,除了这个新的框架,科学家们敦促利用现存优势,通过学术界和国家实验室超级计算机站点为私企提供高性能计算实验的机会。
计算能力的提高取决于晶体管密度和性能的不断进步,但是创造出强大的新芯片则需要设计和制造的完美融合。
事实上,在过去的五十年里,美国设计了大部分芯片。但这种情况在过去六年中发生了变化,这一成功主要有赖于与全球领先的芯片设计公司的合作,这种合作始于21世纪。现在,中国有14家公司跻身于世界50强无晶圆厂设计者之列。十年前,还只有一家。
半导体制造业的竞争更加复杂,美国主导的国际政策和内部执行问题减缓了中国的崛起。目前,中国在半导体供应链的12个环节中只有两个基本持平或处在比美国更好的水平。根据美国政府的政策和投资,该团队预计在10年内这个数字将飙升到七。因此,就目前而言,美国在硬件制造领域仍处于领先地位,但优势不大。
科学家们建议白宫科技政策办公室与美国国防部、美国能源部和国家科学基金会等重要国家机构展开合作,确定计划来建立重要计算模式和工作负载所需的硬软件系统。“美国企业能够从速度更快的计算机中获益,这一点至关重要,”汤普森说。“随着摩尔定律演进放缓,实现这一目标的最佳方式是创建一系列根据需求定制的专用芯片(或称“加速器”)。”
科学家们进一步认为,要引领下一代计算机,必须解决四个方面的问题。首先,通过向《芯片法案》美国国家半导体技术中心(CHIPS Act National Semiconductor Technology Center)提出重大挑战,激励研究人员和创业公司投资研发,并为自旋电子学、神经形态学、光学和量子计算以及光互连织物等领域的新技术寻求启动资金。其次,支持盟友通过类似法案,这些技术的总体投资额将会增加,供应链将会更协调、更安全。再次,为研究人员建立测试平台,在新的计算架构和硬件上测试算法,为创新和发现提供必要平台。最后,通过下一代技术进步实现更高性能水平的超百亿亿级系统,确保当前的商业技术不会限制未来的计算系统。
“先进计算领域正风云变幻,技术、经济和政治方面都出现了新的创新机遇,全球竞争也在不断加剧,”犹他大学(University of Utah)首席教授兼计算机科学、电气和计算机工程教授丹尼尔 里德(Daniel Reed)表示。“基于深度学习和计算建模提出的变革性见解既取决于半导体技术的持续进步,也取决于它们在前沿大规模计算系统(超大规模云和高性能计算系统)中的实例化。尽管美国在先进半导体和高性能计算方面历来领先于世界,但其他国家已经认识到,这些能力是21世纪经济竞争力和国家安全不可或缺的一部分,对此各国都在在大力投资。”
“这篇文章把美国在先进计算技术领域的前景描绘得很糟糕,”国家能源研究超级计算中心(National Energy Research Supercomputing Center)首席技术官兼劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)计算机科学与数据科学部主任约翰・沙尔夫(John Shalf)说,“尽管量子和人工智能是美国技术领先的重要领域,但它们无法单独弥补本文概述的先进计算领域的领先不足。美国不能在实现百亿亿次级运算之后停下来。确实需要加倍投资在百亿亿次级运算计划,但也需要重新聚焦更多的跨越式努力,而不是维持现状。如果先进计算创新计划失败,将很难甚至不可能恢复。”
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