◎文／陈卓 王笑

中国超级计算机发展历程

◎文／陈卓 王笑

在最新发布的超级计算机全球排行榜中，无锡国家超级计算中心的“神威太湖之光”排名世界第一，它的运算能力达到每秒93.01千万亿次。使超级计算机成为“计算机领域的珠穆朗玛峰”。

在最新发布的超级计算机全球排行榜中，无锡国家超级计算中心的“神威太湖之光”排名世界第一，它的运算能力达到每秒93.01千万亿次。这意味着，“神威太湖之光”运算1小时，相当于13亿人同时用计算器计算近3000年。如此惊人的运算速度，使超级计算机成为“计算机领域的珠穆朗玛峰”。

超级计算机是一个国家的重要资源，对国家的安全、经济和社会发展具有举足轻重的意义。他的应用与国计民生密不可分，诸多重大国家工程都依赖于这种运算能力超强的机器。可能很多人觉得超级计算机与我们没有什么关系，但实际上并非如此，因为高端领域取得的进展会直接影响中低端领域，进而影响到我们的生活。

一、什么是超级计算机？超级计算机是能够执行一般个人电脑无法处理的大资料量与高速运算的电脑。其基本组成组件与个人电脑的概念无太大差异，但规格与性能则强大许多，是一种超大型电子计算机。超级计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机，多用于国家高科技领域和尖端技术研究，是一个国家科研实力的体现，是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。把普通计算机的运算速度比做成人的走路速度，那么超级计算机就达到了火箭的速度。这样的运算速度，人们可通过数值模拟来预测和解释以前无法实验的自然现象。

二、我国超级计算机的起源与发展。我国的超级计算机研制起步于60年代，经历了三个阶段：第一阶段，自60年代末到70年代末，主要从事大型机的并行处理技术研究；第二阶段，自70年代末至80年代末，主要从事向量机及并行处理系统的研制；第三阶段，自80年代末至今，主要从事MPP系统及工作站集群系统的研制。

早在1958年，我国成功研制了首台数字电子计算机——103机，开启了我国在超级计算机领域的探索之路。1983年，我国成功研制“银河”系列超级计算机，至此，我国具备了进行中期数值天气预报的能力。从1992年开始，我国超级计算机的研发速度明显加快。经过几十年的不懈努力，我国的超级计算机系统研制已取得了丰硕成果。2010年，我国研制的“天河一号”成为世界上运算速度最快的计算机。此后，“天河二号”“神威太湖之光”稳居榜首。随着一批国产高端计算机系统的出现，我国成为继美国、日本之后，第三个具备研制高端计算机系统能力的国家。

三、超级计算机给人们生活带来的改变。超级计算机的应用领域十分广泛。我们日常生活中经常接触到的气象、医药、交通、城市防震减灾等领域。工业工程上的应用，如地质勘测、航空航天、飞机船舶的设计等，都离不开超级计算机的运算和检测。

1.气象预报领域。气象预报是超级计算机最重要的应用领域之一。我们每天收听、收看的气象预报就是由超级计算机运算和检测大量数据得来的。在大型网络中，巨量数据的管理和大量信息的计算，用普通电脑是不能完成的，所以，这些大型数学问题的解决只有依靠超级计算机。超级计算机通过对气象卫星侦察的信息进行集中化数据处理、量化分析和建模分析后，得出更精准的数据，从而快速预测气候变化，以减轻气候变化给人类带来的种种破坏。

2.医药领域。在医药领域中，超级计算机也显示出了巨大的“威力”。利用超级计算机在制药过程中进行分子级别的量化配方分析，使制药成分更科学、更合理，并且做到剂量成分适中，为人类制药带来了更加便捷的条件。

3.交通领域。在交通领域中，超级计算机可以用来认识和改进汽车、飞机或轮船等交通工具的空气流体动力学、燃料消耗、结构设计、防撞性，并帮助减少噪音等，大大提高了乘坐者的安全性和舒适度。

4.防震减灾领域。在防震减灾领域中，超级计算机通过对地震的模拟，能帮助人类探索地震预测方法，从而减轻与地震相关的风险，给人类生活安全提供了更加可靠的保障。

综上可以看出，超级计算机不仅可以帮助科学家解决大科学、大工程、大数据等前沿问题，也承担着对日常信息的需求、提升产业创新能力。此外，超级计算机还有一些与我们的生活息息相关的用途，丰富和改变着我们的生活。以“天河二号”为例，让我们深入地了解超级计算机，揭开超级计算机的神秘面纱。“天河二号”是由国防科学技术大学研制的超级计算机系统，以峰值计算速度每秒54.9千万次、持续计算速度每秒33.9千万次双精度浮点运算的优异性能，连续六次稳居全球超级计算机五百强的榜首，成为全球最快超级计算机。“天河二号”超级计算机在我们生活中的用途无处不在。在衣食住行方面，到处都有“天河二号”的影子。“天河二号”能够协助进行新材料的研发，使我们的衣服更加舒适、更加美观。“天河二号”能够帮助进行水稻、玉米、生猪等动植物的基因分析研究，改良它们的品种，使我们吃得更加健康、更加安全。“天河二号”可以调整建筑物的抗震防风设计，使我们住得更加稳当。“天河二号”可以辅助新型汽车、飞机和高铁的设计制造，甚至是指导我们的出行线路，改善我们的交通条件。更出乎意料的是，“天河二号”在电影娱乐方面也能大显身手。当年红极一时的电影《阿凡达》的动漫渲染制作整整耗时一年多才完成，如果当初能够使用“天河二号”，仅仅一个月的时间就可以渲染完成。此外，《熊出没之雪岭熊风》这部3D电影，技术含量在业界堪称顶级，广受好评。据了解，这部影片也是动用了全世界运算速度最快的超级计算机——“天河二号”计算机，为影片进行特效渲染。

四、超级计算机的发展方向。当前，我国的超级计算机尽管拥有了世界一流的运算能力，但在超级计算机的应用领域还未能充分发挥其功能和作用。一方面，这与我国科研开发模式有关，在获得财政支持后，科研团队往往只负责完成科研项目，不会为商业化提供可行性方案。超级计算机未能充分投入商用，将造成巨大的资源浪费。另一方面，与部分企业对超级计算机“貌似熟悉，实则不甚了然”的情况有关。

2014年4月，“天河二号”试运行对外开放，但只有120家企业和研究机构选择试用，许多商用飞机公司宁可使用陈旧过时的计算平台也不愿意采纳新技术。要充分应用超级计算机，既需要相关部门和科研团队进行富有针对性地推广、宣传，更需要鼓励企业积极接触、尝试新技术，发挥前沿科技的潜能，让超级计算机真正的造福社会、惠及百姓。

（作者单位：辽宁科学技术情报研究所）