超级计算机

超级计算机

"任何时候的最高级计算机都叫超级计算机，以前的超级计算机现在连普通的笔记本电脑都不如。"孙家昶在开题时就深入浅出地告诉大家，超级计算机其实是一个不断升级的概念。

"提高计算机速度是计算机发展中永恒的主题。"2002年度国家最高科技奖

获得者、中国工程院院士金怡濂这样指出。

"超级计算机的诞生，就是为了解决普通计算机所不能完成的大型复杂问题。"孙家昶说。

"超级计算机最早是在军事上使用，现在很大程度上的应用也在军事领域。因为在军事上只要快一点点，就能获得更大的控制权。"孙家昶说。

世界上第一台计算机诞生于二战期间，当时，美国研制超级计算机为了测

算弹道速度。此后，各国在超级计算机的研发领域，一直是你追我赶，丝毫不

敢松懈。

事实上，突出表现一国科技实力的超级计算机，堪称集万千宠爱于一身的

高科技宠儿，在诸如天气预报、基因分析、核工业、航天等高科技领域长袖善舞。计算机模拟已经成为理论和实践之外的第三大科学研究方法。

孙家昶介绍道，在现实生活中，很多研究是无法在现实世界中进行实验的，比如核武器爆炸、地震、洪水以及恐怖袭击等灾害性事件，这些就需要有超级

计算机来进行模拟和仿真。还有一些复杂的大型问题的求解，比如地球物理探测、对天体演变的研究、对上亿人口的社会学研究等，也需要超级计算机。

高性能计算机还是航空航天领域、药物研究和设计领域的重要科研手段。

金怡濂曾在中国科技馆举行的"大师讲科普"活动中讲课，"比如说航空航天领域现在有数值风洞模拟。做飞机的物理实验需要依靠风洞。所谓风洞就是做一个

很大很大的筒子，鼓很强的风，模拟天空的气流，然后做一个飞机或者飞机的

翅膀放在里面，测量各个点的各种参数，这是风洞试验，很复杂，代价很大。

然而现在很多风洞试验不需要这样做了，而是利用高性能计算机做数值风洞模拟。"

过去靠实验研制一种新药，需要10-12年时间，据美国科学家统计，要花

费3.5亿美元，现在主要是靠计算机来辅助药物研究，可以缩短药物研制周期，节省经费。"计算机做什么呢?主要是做药物的筛选，从大量的化合物样品库中，发现对治某种病有药理活性的化合物。过去式靠化学实验室瓶瓶罐罐实验，命

中率只能达到0.01%，现在靠计算机筛选，而由于计算机筛选速度比较快，因

而命中率就比较高，可以达到2%-24%，大大提高了筛选的有效性。"金怡濂举

例说。

要速度，更要应用

超级计算机的应用程度远低于美国等发达国家，一直是我国科学家的一块"心病"。

据介绍，在我国，超级计算机目前主要应用在气象、石油开采、科学计算、生物研究等这些"象牙塔"领域，核心的工业领域尚没有广泛应用。而在发达国家，用户则遍布社会的各个领域，波音飞机、福特汽车、好莱坞电影等，背后

都有超级计算机的功劳。正是应用的差距造成了一种状况，在我国，往往是先

研制出超级计算机，再去找需求；而在发达国家，往往是先有大的需求，再去

造超级计算机。

享有盛誉的"天河一号"系统目前已在石油勘探、高端装备制造、生物医药、动漫设计等方面为20多家用户提供服务。

"天河一号"常务副总设计师、国防科大计算机学院院长廖湘科表示，要用

好超级计算机，必须在每个专业学科领域--工业、流体力学、结构仿真、生命

科学等都开发出专门的应用软件，改变严重依赖进口的局面。这是一个长期而

艰巨的任务，需要提高认识，从学科建设的角度制定长远规划，从培养严重缺

乏的应用开发人才做起。

面对当代社会，人口越来越多、信息量越来越大、气候越来越暖、灾害凸

显频繁、科学问题越来越艰深(高温、高压、高速、高精度)，对计算能力的需

求也迅速提升。美国科学家对一些顶级科学问题的计算量做出过估计：全球海

洋计算达到1015/秒、原子内电子能计算达到1017/秒、计算流体力学将达到1018/秒。

现在，数值模拟已经广泛应用到社会生产生活中的各个领域：金融、航空、海洋工程、新材料、新能源、飞机制造、船舶制造和汽车制造等行业，还包括

天气预报、传染病扩散、密码情报分析等公共事务。

超级计算机当然还是一个国家综合实力的象征。

国家863软件专业孵化器(昆明)基地积极加强与由美国国家工程院院士、

美国艺术与科学院院士陈世卿博士领衔的超级计算核心技术和科学家团队的合作，利用超级计算机强大的科学计算能力，解决污染整治对算法、方程、建模、模拟等复杂计算的需求。

2004年，深圳蚬壳星盈科技有限公司研制成功，而理论上运算速度可达每

秒100万亿次的超级刀片计算机。在此之前，中国运算速度最快的计算机是曙

光4000A，而它的运算速度是每秒11万亿次，排列世界第十七。世界运算速度

最快的计算机是美国能源部的92万亿次，美国太空总署的61万亿次，日本的NEC公司的41万亿次"地球模拟器"。

超级计算机是高科技发展的要素，也是一个国家在国防和经济方面的必争

利器。美国军事密码破译，航天太空舱和风洞仿真实验，氢弹、核弹、飞弹、

航空母舰、战机和战车等各种新式武器研制，以及美国经济重点企业诸如能源、航空、汽车等方面都会大量使用超级计算机技术，可以说，超级计算机的价值

日益重要，能够作为一个国家高科技水平的关键衡量标准，掌握这个技术的重

要性自不待言。

理论、试验和计算是现在科技创新的三大支柱，而超级计算机则是高端计

算能力的支撑，既可以对物理现象仿真和模拟，对复杂数据分析，也可以用于

产品设计中复杂的设计计算。

现在"曙光4000A"正在支撑的300多个用户，将大部分移师"魔方"，包括

气象预报、生物药物、生命科学、汽车、核电、钢铁、新材料、土木工程、物理、化学、航空、航天、船舶等数十个应用领域。

此外，也许有一天你所搭乘的国产大飞机，不仅机身设计靠的是超级计算

机的贡献，连出现在你面前的飞行员、空姐排班顺序也是超级计算机所决定的。随着乘务人员和航班数量的大幅增加，排列组合的可能性也指数级增加，传统

的Excel已黔驴技穷，因此也要"借脑"来算一算。

"超级计算机500强"排行榜中，美国入围的291台超级计算机中有35台用于金融企业或相关机构。未来，"魔方"将助力上海国际金融中心建设，为金融

机构设计衍生产品、控制风险、提供各种计算解决方案。

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【美国有线电视新闻国际公司网站文章】题：超级计算机在薯片、蛋白质

和核弹等研究领域大显身手(作者佩姬·米赫利奇)

今天的超级计算机可以确保核武器库的安全、预测天气、设计更安全的节

能汽车、绘制DNA图谱、探索宇宙，甚至设计新型薯片。

IBM公司深度计算部门负责人戴夫·图雷克说："品客薯片是用(超级计算)

能力设计出来的--评估其空气动力学特性以便在生产过程中不会飞出生产线。"

超级计算机让研究人员可以在几天、几周或几个月时间内完成他们在普通

计算机上终生都无法完成的工作。

加利福尼亚劳伦斯一利弗莫尔国家实验室国防和核技术部门负责人布鲁斯·古德温说，世界顶尖超级计算机生产数据的速度相当于在几秒钟内把整个

美国国会图书馆的资料全部输人计算机。

日本横滨地球模拟中心主任佐藤铁屋教授说，通过卫星和海洋浮标收集气

候数据，然后输入超级计算机，把计算结果变成动画，从而帮助气候学家了解

地球上所发生的情祝。