季海

二戰(zhàn)期間，美軍的阿伯丁實驗室為計算炮彈的彈道參數(shù)，傷透了腦筋。研究人員面對一組組復(fù)雜待解的方程式，不禁仰天長嘆、淚流滿面：手工計算太耗費時間和精力了！

科學(xué)家們心想：如果有一臺機(jī)器會自動計算這些方程，那該多好！

說干就干，以莫希利、埃克特為首的科學(xué)家組成了“莫爾小組”，很快就搗鼓出了世界上第一臺通用計算機(jī)——埃尼阿克（ENIAC）。

埃尼阿克的塊頭很大：長30.48米、寬6米、高2.4米，重達(dá)30噸，占地面積約170平方米，共有30個操作臺，造價達(dá)48萬美元——在那個時代，這可是個天文數(shù)字！

別看埃尼阿克的外表笨重，但頭腦卻很靈活，它的計算速度是每秒5000次加法或400次乘法，比人工計算的速度快了20萬倍，而且它還不知疲憊，可以日夜工作。

有了埃尼阿克，科研人員輕松了許多，許多繁雜的計算就交給它去完成了。隨后，在埃尼阿克的幫助下，原子彈這類核武器，很快被研究出來，并用于實戰(zhàn)。

雖然計算機(jī)能幫助我們完成許多工作，但在處理一些非常復(fù)雜的問題時，普通計算機(jī)就無能為力了。就拿天氣預(yù)報來說吧，需要對海量的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和測算，如果依靠普通計算機(jī)，那不知什么時候才能完成。這時，超級計算機(jī)就轟隆隆地誕生了。

在計算機(jī)大家族中，超級計算機(jī)是功能最強(qiáng)、運算速度最快、存儲容量最大的一類計算機(jī)。雖然它的基本構(gòu)成與普通計算機(jī)沒有太大差異，但它的規(guī)格與性能都強(qiáng)大許多。如果把普通計算機(jī)的運算速度比作成人走路的速度，那么超級計算機(jī)就達(dá)到了火箭般的速度。

1976年，美國推出了世界上首臺超級計算機(jī)，運算速度達(dá)每秒2.5億次，這標(biāo)志著人類進(jìn)入超算時代。

我們都知道，許多高新技術(shù)的誕生，最初都是出于軍事目的，然后再轉(zhuǎn)化為民用，超級計算機(jī)也不例外。

1991年爆發(fā)的海灣戰(zhàn)爭中，美軍的“愛國者”導(dǎo)彈大戰(zhàn)伊拉克的“飛毛腿”導(dǎo)彈特別引人注目。雖然戰(zhàn)場在中東地區(qū)，但美軍真正的“指揮官”卻是坐落在美國本土的超算中心。一旦太空中的偵察衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)“飛毛腿”發(fā)射，就立即把信息傳送給超算中心，那里的超級計算機(jī)只需3至5秒，便能計算出“飛毛腿”的飛行時間、軌道及相應(yīng)的攔截參數(shù)。反導(dǎo)部隊將這些參數(shù)輸入導(dǎo)彈，就能發(fā)射“愛國者”攔截“飛毛腿”。

超級計算機(jī)不但在戰(zhàn)場上大顯神威，而且在武器研發(fā)方面也大有作為。憑借強(qiáng)大的計算能力，它能完成人類工程師幾年甚至十幾年都做不完的工作。想當(dāng)年，美國大名鼎鼎的M1“艾布拉姆斯”主戰(zhàn)坦克從1963年開始研制，到1980年首批坦克下線，耗時長達(dá)17年。有了超級計算機(jī)的幫助，美國研制新一代“斯特賴克”裝甲車時，從簽訂合同到交付使用只用了短短18個月。

未來的超高音速武器設(shè)計難度更大，算法更復(fù)雜，不可能進(jìn)行海量的實際測試來收集和分析數(shù)據(jù)，只有依靠超級計算機(jī)進(jìn)行模擬實驗?？梢哉f，誰擁有更先進(jìn)的超級計算機(jī)，誰就在未來武器發(fā)展上占有先機(jī)。

你也許會問，超級計算機(jī)這么厲害，除了在軍事方面，還有哪些領(lǐng)域可以大顯身手呢？答案就是一句話：算天、算地、算人。

“算天”，就是幫助科學(xué)家進(jìn)行飛行器設(shè)計和天氣預(yù)報。就拿天氣預(yù)報來說吧，大家有沒有感覺到，如今的天氣預(yù)報越來越準(zhǔn)了？只要留意智能手機(jī)，你就會發(fā)現(xiàn)天氣預(yù)報都精確到“小時”了：上午8時多云、10時陰天，下午14時小雨……其實，這背后都是超級計算機(jī)的功勞。我國現(xiàn)在用“天河二號”超級計算機(jī)來預(yù)報天氣，它能夠?qū)崟r氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行大量計算和分析，再將預(yù)測結(jié)果傳給預(yù)報員?！疤旌佣枴钡念A(yù)測準(zhǔn)確率和精細(xì)化程度很高，時間分辨率能達(dá)到每小時，空間分辨率能達(dá)到每公里。

“算地”是指礦產(chǎn)資源的開發(fā)。通過地球遙感衛(wèi)星提供的觀測數(shù)據(jù)，超級計算機(jī)可以分析出地表下面的礦產(chǎn)資源，并很快計算出儲藏量。

“算人”是將超級計算機(jī)應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域，解讀生命的奧秘。超級計算機(jī)不僅能進(jìn)行基因測序，從基因修補(bǔ)的角度來幫助人類避免很多先天性疾病，還可以在幾百萬種藥物成分中，選擇最合適的配比進(jìn)行新藥的開發(fā)。過去研制一款新藥需要耗時十幾年，花費巨大，現(xiàn)在完全不需要這么長時間了。

“算人”的最高境界，就是現(xiàn)在大熱的人工智能?？茖W(xué)家想讓超級計算機(jī)模仿人類的大腦來進(jìn)行思考，甚至具備情感，真正達(dá)到類人的智能。

在超級計算機(jī)領(lǐng)域，有著一份世界500強(qiáng)榜單。根據(jù)最新的排名，如果一臺計算機(jī)的運算能力達(dá)不到每秒500萬億次，它將被無情地“除名”。衡量超級計算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)“簡單粗暴”——運算能力夠快！

在這份全球Top500榜單之中，中美兩國上榜計算機(jī)的數(shù)量，已經(jīng)遙遙領(lǐng)先。

這份榜單每隔半年更新一次，總能引起全世界的關(guān)注。人們津津樂道冠軍的更替，哪個國家上榜的超級計算機(jī)最多、總算力最高。

很多人很驚奇：中國發(fā)展超級計算機(jī)的時間不長，怎么突然就趕超上來呢？

其實，我國超級計算機(jī)的發(fā)展，最早可以追溯到20世紀(jì)七八十年代。從1983年開始，我國的超級計算機(jī)一共出現(xiàn)了五大系列，分別為銀河、天河、曙光、神威和深騰系列。但由于我國的科技基礎(chǔ)薄弱，一直不算超級計算機(jī)強(qiáng)國。

我國政府高度重視超級計算機(jī)的發(fā)展。在科學(xué)家的不懈努力下，我國2010年研發(fā)的“天河一號”拿下了首個世界冠軍。從那以后，我國科學(xué)家的小宇宙大爆發(fā)了，并且一發(fā)不可收拾。從2013年開始，先后推出“天河二號”“神威太湖之光”等超級計算機(jī)，連續(xù)多年霸榜。尤其是“神威太湖之光”，從硬件到軟件全部實現(xiàn)了國產(chǎn)化，峰值運算速度達(dá)到每秒12.5億億次。億億次，“1”后面16個“0”，大致相當(dāng)于200萬臺普通計算機(jī)同時運行！

只用了短短40年，我國超級計算機(jī)就實現(xiàn)了從無到有、從跟跑到領(lǐng)跑。目前，我國有6個超級計算中心，已經(jīng)構(gòu)建了從編譯器、操作系統(tǒng)、開發(fā)環(huán)境到應(yīng)用平臺的較為完善的軟件生態(tài)鏈。

由于超級計算機(jī)的本領(lǐng)過于高強(qiáng)，世界上的主要科技大國都把提高超算能力視為必爭的戰(zhàn)略要點。誰擁有更強(qiáng)的超算能力，誰就能在科技領(lǐng)域拿下一個重要支撐點，從而成為未來世界的主導(dǎo)者。

看到中國超級計算機(jī)連續(xù)6年霸榜，美國人坐不住了，終于在2018年6月，憑借新一代的“頂點（SUMMIT）”超級計算機(jī)重返榜首。美國人很開心，宣稱這是目前全球運算性能最強(qiáng)大、最智能的科研超級計算機(jī)，每秒最多可執(zhí)行20億億次的浮點運算。

美國阿貢中心主任米歇爾·帕普卡說：“當(dāng)一個國家擁有世界排名第一的超級計算機(jī)時，這意味著該國一切繁復(fù)的運算、模擬將比別國更快、更準(zhǔn)確。相應(yīng)的，該國的最終設(shè)計制造周期將大幅度縮短，無論在軍事還是民用領(lǐng)域，都將占據(jù)無可比擬的戰(zhàn)略領(lǐng)先優(yōu)勢。”

目前，雖然我國失去了最強(qiáng)大超級計算機(jī)的位置，但是在500強(qiáng)榜單中依然占據(jù)了數(shù)量優(yōu)勢，以206臺排名世界第一。而美國以124臺排名第二，排在第三、四、五名的分別是日本、德國、法國。這五個國家正好也是世界GDP排名前五的國家，說明超級計算機(jī)的研制確實和國家實力有著密切的聯(lián)系。

最近有好消息傳來：“天河三號”研制進(jìn)展順利，計劃將在2020年完成研制任務(wù)。據(jù)說，“天河三號”的運算速度將大幅度超越“神威太湖之光”和目前位居榜首的“頂點”，甚至比“頂點”快五倍，達(dá)到每秒百億億次的量級。

好戲還在后頭，就讓我們等著瞧吧！