超級(jí)計(jì)算機(jī)正走向大眾

3D模擬海嘯襲擊、解析肝癌細(xì)胞樣本、大幅提高石油勘探效率……近幾個(gè)月來(lái)，超級(jí)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用成果正日漸走入大眾視野。

超級(jí)計(jì)算機(jī)是指計(jì)算速度最快、處理能力最強(qiáng)的計(jì)算機(jī)，旨在解決一些特別復(fù)雜的科學(xué)工程挑戰(zhàn)性問(wèn)題。當(dāng)然這個(gè)“超級(jí)”的概念是相對(duì)的，一個(gè)時(shí)代的超級(jí)計(jì)算機(jī)到下一時(shí)代可能成為普通的計(jì)算機(jī)，其技術(shù)也可能轉(zhuǎn)化為通用的計(jì)算機(jī)技術(shù)。超級(jí)計(jì)算機(jī)集信息技術(shù)的大成，既是科技創(chuàng)新的高端基礎(chǔ)設(shè)施，也是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)綜合實(shí)力的重要體現(xiàn)。

超級(jí)計(jì)算機(jī)最早出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代。世界上第一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)CDC6600型誕生于1964年，由美國(guó)控制數(shù)據(jù)公司研制而成，其運(yùn)算速度為每秒300萬(wàn)次浮點(diǎn)計(jì)算。數(shù)十年來(lái)，超級(jí)計(jì)算機(jī)技術(shù)呈現(xiàn)加速發(fā)展趨勢(shì)，目前數(shù)以萬(wàn)計(jì)的處理器通過(guò)高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連接、協(xié)同工作構(gòu)成大規(guī)模并行計(jì)算系統(tǒng)成為主流，超級(jí)計(jì)算機(jī)已跨入每秒千萬(wàn)億次時(shí)代，代表性的系統(tǒng)有美國(guó)的IBM(微博)“走鵑”、藍(lán)色基因、美國(guó)克雷公司的“美洲豹”，中國(guó)的“天河一號(hào)”，日本的“京”計(jì)算機(jī)等。

自1993年以來(lái)，國(guó)際上普遍采用Linpack基準(zhǔn)數(shù)值計(jì)算程序來(lái)衡量不同超級(jí)計(jì)算機(jī)的最大實(shí)際應(yīng)用能力，并以此建立了全球最快的500臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜，每年發(fā)布兩次，集中展現(xiàn)世界各國(guó)在超級(jí)計(jì)算系統(tǒng)研制上的最新成果。在這個(gè)排行榜上，美國(guó)長(zhǎng)期占據(jù)領(lǐng)先地位，日本間或排行第一，歐洲占據(jù)較大的份額。2010年11月中國(guó)國(guó)防科技大學(xué)研制的“天河一號(hào)”排名世界第一，標(biāo)志著中國(guó)進(jìn)入了超級(jí)計(jì)算機(jī)研制的領(lǐng)先行列。

超級(jí)計(jì)算機(jī)主要用于能源、環(huán)境、材料科學(xué)、航空航天、生物醫(yī)學(xué)、物理、國(guó)家安全及其他領(lǐng)域的前沿研究。近年來(lái)相關(guān)技術(shù)也廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)與社會(huì)生活中，如經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)、社會(huì)計(jì)算、風(fēng)險(xiǎn)分析、電子商務(wù)服務(wù)、動(dòng)漫創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)等。超級(jí)計(jì)算機(jī)和高性能應(yīng)用需求相伴相生。一方面，國(guó)民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)和國(guó)防領(lǐng)域的重大應(yīng)用需求不斷引領(lǐng)著超級(jí)計(jì)算機(jī)的發(fā)展；另一方面，超級(jí)計(jì)算機(jī)的重大技術(shù)進(jìn)步往往會(huì)對(duì)應(yīng)用領(lǐng)域的創(chuàng)新產(chǎn)生深刻的影響，催生一大批重大前沿科學(xué)突破與新技術(shù)變革，從而衍生出新的超級(jí)計(jì)算應(yīng)用發(fā)展需求。

超級(jí)計(jì)算機(jī)的速度今后還將繼續(xù)提升。根據(jù)美國(guó)公布的研究計(jì)劃，還將有數(shù)臺(tái)2萬(wàn)萬(wàn)億浮點(diǎn)計(jì)算能力的系統(tǒng)于今年內(nèi)問(wèn)世。美國(guó)、歐洲、日本都啟動(dòng)了一系列新研究計(jì)劃，目標(biāo)是在2018年左右研制出具有每秒1018次浮點(diǎn)計(jì)算能力的超級(jí)計(jì)算機(jī)。中國(guó)也在“十二五”期間啟動(dòng)了下一代超級(jí)計(jì)算機(jī)的研制。

世界超級(jí)計(jì)算機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展面臨著高速高效、綠色節(jié)能、持續(xù)可擴(kuò)展等一系列技術(shù)挑戰(zhàn)，需要使能技術(shù)、微電子技術(shù)、新材料技術(shù)、軟件技術(shù)等全方位的技術(shù)創(chuàng)新，才能不斷突破極限、邁向更高目標(biāo)。