“神算子”：超級(jí)計(jì)算機(jī)

王嘉興

比賽現(xiàn)場中的小型超級(jí)計(jì)算機(jī)

除了呼呼的風(fēng)扇聲，賽場一片沉寂，在場的上百名大學(xué)生緊盯著電腦，手指飛快地敲擊鍵盤。

這群平均年齡不到22歲的大學(xué)生，面對(duì)的是當(dāng)下最前沿的研究：機(jī)器閱讀理解、獲2017年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的冷凍電鏡技術(shù)、美國國家航空航天局的流體力學(xué)模擬軟件……

這是2018年世界大學(xué)生超級(jí)計(jì)算機(jī)競賽（簡稱ASC18）的現(xiàn)場，在2天20小時(shí)的規(guī)定時(shí)間里，每個(gè)隊(duì)伍需要自己搭建小型超級(jí)計(jì)算機(jī)，完成組委會(huì)布置的4道題目，運(yùn)算的結(jié)果將作為最后成績的評(píng)分依據(jù)。

參加此次比賽的清華大學(xué)大四學(xué)生李北辰隊(duì)伍搭建的機(jī)器運(yùn)算能力，約為l萬臺(tái)現(xiàn)在市面上主流家用電腦運(yùn)算能力之和，但相比目前世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)“神威·太湖之光”，運(yùn)算能力還不到百分之一。

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超級(jí)計(jì)算機(jī)

超級(jí)計(jì)算機(jī)是一種超大型電子計(jì)算機(jī)，具有很強(qiáng)的計(jì)算和處理數(shù)據(jù)的能力，主要特點(diǎn)表現(xiàn)為高速度和大容量。現(xiàn)有的超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度大都可以達(dá)到每秒一太（萬億）次以上，堪稱“神算子”。超級(jí)計(jì)算機(jī)能在幾天或幾小時(shí)里，處理一般計(jì)算機(jī)半年乃至幾年才能處理完的工作。

超級(jí)計(jì)算機(jī)多用于國家高科技領(lǐng)域和尖端技術(shù)研究，是一個(gè)國家科研實(shí)力的體現(xiàn)，它對(duì)國家安全、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有重要意義。

1后面的17個(gè)0

這是一個(gè)以萬億為計(jì)量單位的世界。

在超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，有著一份世界500強(qiáng)榜單。根據(jù)最新排名，如果一臺(tái)機(jī)器的運(yùn)算能力達(dá)不到500萬億次每秒，它將被無情地“除名”。衡量超級(jí)計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)“簡單粗暴”：運(yùn)算速度足夠快。

這份榜單每隔半年更新一次，總是能引起全世界的關(guān)注。從2013年至今，中國自主研發(fā)的超級(jí)計(jì)算機(jī)就一直穩(wěn)坐榜首。最近兩年，這個(gè)位置屬于“神威·太湖之光”，它的峰值運(yùn)算速度達(dá)到每秒12.5億億次，“1”后面17個(gè)“0”，大致相當(dāng)于200萬臺(tái)普通電腦同時(shí)運(yùn)行。

中國的超級(jí)計(jì)算機(jī)中心

在國家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心，“神威·藍(lán)光”超級(jí)計(jì)算機(jī)黑色的機(jī)箱緊密排布，圍成一個(gè)大圈，被小心安放在數(shù)百平方米的一樓大廳內(nèi)。當(dāng)這臺(tái)研發(fā)費(fèi)用數(shù)億元的機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，功耗是1兆瓦，大致相當(dāng)于1.5萬戶家庭的家電功率總和，每年僅電費(fèi)一項(xiàng)支出就接近2000萬元人民幣。

超級(jí)計(jì)算機(jī)里日夜運(yùn)行著全國各地發(fā)來的運(yùn)算指令，不管是天文觀測、航空模擬計(jì)算，還是天氣預(yù)報(bào)、生物醫(yī)療等日常生活的需求，都需要超級(jí)計(jì)算機(jī)的支撐。

超級(jí)計(jì)算機(jī)的獨(dú)門絕技

當(dāng)你拿起智能手機(jī)，向語音助手詢問天氣，遠(yuǎn)在美國的超級(jí)計(jì)算機(jī)在不到1秒的時(shí)間里就能理解你的意思。中央氣象臺(tái)每天發(fā)布的氣象信息，則由濟(jì)南、廣州、無錫等地的超級(jí)計(jì)算機(jī)共同計(jì)算得出。

大量影視公司利用它進(jìn)行后期特效處理，傳統(tǒng)制造業(yè)也倚仗這個(gè)技術(shù)，部分公司洗衣液的瓶子都是超級(jí)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的。

有了超級(jí)計(jì)算機(jī)，研究者可以模擬出人類器官對(duì)藥物的反應(yīng)，大大縮短新藥的研發(fā)時(shí)間，節(jié)省成本。在抗埃博拉病毒藥物的篩選中，超級(jí)計(jì)算機(jī)能夠在一天內(nèi)完成超過4000萬分子化合物的篩選，以最快的速度應(yīng)對(duì)爆發(fā)性惡性傳染病。

此外，使用超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行核爆炸模擬還是美國研究核武器的方式。

過去，超級(jí)計(jì)算機(jī)的主要任務(wù)是進(jìn)行科學(xué)計(jì)算。最近幾年，有關(guān)人工智能的運(yùn)算請(qǐng)求也越來越多。