超算：计算机家族中的“神算子”

从籍籍无名到举世瞩目，从追求速度到重视实用。日前，华为系列芯片在我国首个以“超算”为主题的科技园中实现规模应用。人们在感叹超级计算机功能强大的同时，不禁发出疑问：超级计算机的发展现状是什么样子？未来又将何去何从？

今天，超级计算机在人们心中已不再只是一个高速度、强运算力的高科技产物。在日常生活中，超级计算机的影子无处不在：通过天上的一片云就能算到何时成雨、下雨；通过技术模拟就能在舞台上形成“穿越”时空对话的效果……

种种迹象表明，超级计算机的潜力有望进一步释放，“算天算地再算人，未来一切皆可算”。

从问世到发展再到国之重器——

超级计算机持续跨越进步

当你足不出户便可畅游天下、结交朋友时，是否有感于计算机的便利？当你运用编程处理各种冗杂繁琐的运算时，是否有感于计算机的快捷？

计算机作为一种通用的电子产品，具有运算速度快、精度高、通用性强的特点，是人类进行数据处理、工程设计、休闲娱乐的“好帮手”。

在计算机这个庞大的家族中，有个特殊的存在：若论资排辈，它是名副其实的“老幺”；若按做出的贡献和获得的荣耀来排，它却是当之无愧的“老大”。

它，就是超级计算机，计算机家族中的“神算子”。

何谓超级计算机？它是功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机，能执行普通个人计算机无法处理的大量资料与高速运算，在维护国家安全、推动经济和社会发展方面，有着举足轻重的地位及作用。“寄蜉蝣于天地，渺沧海之一粟。”在运算能力上，如果把普通计算机比作蜉蝣和粟，那么超级计算机就是天地和沧海。

科学家们最初提出“超级计算”这一概念的时间是1929年，早于世界上第一台计算机问世。17年后，首台计算机在美国陆军部的资助下历时3年研制出来，运算速度仅为5000次/秒，占地面积近170平方米，重约30吨，堪称庞然大物。

时代在不断发展，科技在不断进步，普通计算机的智能程度和运算能力似乎远远落后于人类社会的刚性需求。在第一台计算机问世后的数十年中，各国集中大量科技人才推动计算机的发展。电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机……其更新换代的速度日新月异，但仍无法满足人类社会对计算机运算能力的需求。直至1976年，世界首台超级计算机问世，并迅速投入到高科技领域，才解决人类社会应用的燃眉之急。这个集万千宠爱于一身的高科技宠儿，在中国、日本、德国、法国等众多国家近半个世纪的研究推动下，获得了长足进步——浮点运算速度从最初的几亿次提升到了今年的14.86亿亿次，应用领域更是覆盖了人类生产生活的方方面面。

从弹道到情报再到战机试验——

在现代战场上玩出新花样

在第二次世界大战中，同盟国和轴心国双方同时使用了战斗机和火炮，打击对方军事目标。想要打击精准，就要计算精确。世界上第一台计算机就专门用于炮弹弹道轨迹计算。这也注定了计算机乃至超级计算机自“出生”之日起，就在军事领域中占据着不可或缺的“席位”。

随着信息化时代的到来，现代战争已不是互相投掷炮弹的简单战争，超级计算机在军事领域的作用也不再是简单的弹道轨迹计算。它以一个“老兵”的姿态重新出现在新战场上，肩负起不可替代的重任。

辅助指挥员决策是超级计算机军用的一大功能。如果把“战场迷雾”比作锁，那么计算机就是制作钥匙的工具，配出钥匙的性能象征着计算机的运算能力，超级计算机就是能配出万能钥匙的高级工具。相比普通计算机，利用超级计算机处理海量情报信息就如同探囊取物般简单。举个例子，用一台普通电脑，需要200个小时。这在瞬息万变的战场环境下，显然失去了应有的意义。超级计算机仅需咳嗽一声的时间，就能完成破解，大大缩短了己方在战场上的决策周期，从而把握行动优势，在关键时刻扭转战局。

筛选挖掘有用信息是超级计算机军用的另一功能。2013年6月，美国国家安全局“棱镜”项目的暴露，在世界范围内引起轩然大波。该项目致力于通过收集、筛选大量用户数据，进而挖掘出有价值的情报。

如何通过迅速地筛选和处理来实现数据潜力的最大化挖掘？超级计算机彰显出巨大价值。试想，在未来战场上，通过侦察卫星、探测雷达等手段获取敌方信息，再利用超算平台实现海量数据的整合、筛选和印证，做到“发现即摧毁”并非难事。

与此同时，超级计算机在飞行器制造领域也起着重要作用。可以说，许多国家的战机能够在短时间内被研制出来，超级计算机功不可没：在初步设计阶段，超级计算机可代替风洞试验，成为战机主要的设计校核手段；在详细设计阶段，超级计算机又能较为精准地对战机附近空气流动和本身受力情况进行分析运算，甚至可直接提供设计数据。

从昨天到今天再到未来可期——

中国超算一步一个脚印向前迈进

回顾中国超级计算机的发展史，我们不难发现，自1983年“银河一号”超级计算机问世以后，中国的超算事业迅猛发展，并以让世人惊叹的速度跃升至国际先进水平。

“银河”系列，让中国成为世界上少数几个能发布5至7天中期数值天气预报的国家之一；“曙光”系列，标志着中国生产、应用、维护高性能计算机的能力达到世界先进水平；“天河”系列，运算速度首次突破每秒千万亿次大关；“神威”系列，作为中国首台自主研发产品，多次跻身世界超算500强榜单。据悉，新一期全球超级计算机500强榜单于6月17日新鲜出炉，中国的“神威·太湖之光”在连续4年夺冠后又名列前三。

但要指出的是，衡量一个国家超级计算机水平的高低，不只取决于运算速度，还取决于实际应用。我们的超级计算机应用正“飞入寻常百姓家”，特别是体现在“衣食住行”上：

穿要穿得舒适——通过它对高分子材料的模拟，来开发品质更高的服装材料；吃要吃得健康——用它作基因测序分析可优化农作物质量，作高性能数据分析指导食品工艺优化；住要住得安心——通过它模拟地震波传播过程，帮助地震学家直观地分析灾害过程，可增强地震研究处理能力，有效预防地震灾害或降低其带来的巨大危害，提升居住安全系数；行要行得放心——通过对云层和大气流运动走向的模拟进行天气预测，最大程度规避出门在外气候突变没有及早准备等的尴尬局面……

除此之外，中国超级计算机还在石油资源勘探、天体运行研究、电影特效设计等领域发挥着重要作用。我们有理由相信，“上知天文地理、下晓鸡毛蒜皮”的超级计算机，会为我们的生活增添一抹抹更加亮丽的色彩。