突破美国封锁！一无所有到世界第一，中国超级计算机凭什么能逆袭

　　随着第三次科技革命的兴起，人类已经迈入了信息时代，中国在超级计算机领域成为了全球第一，美国的封锁不攻自破了。
　　什么是超算？
　　去年6月23日，为高性能计算机提供统计的TOP500组织发布了全球超级计算机TOP500榜单，在这份榜单中我国的超算数量是世界第一，占比份额超过了40%。然而，全球超级计算机前三之争中，中国却无缘其中，太湖之光和天河分别屈居第四、第五。同时，日本富岳超算登顶TOP500第一，美国Summit和Sierra超算稳住亚季军。那么肯定有人会好奇，超级计算机是什么？它和普通的计算机有什么区别呢？
　　超级计算机是指有多台处理器组成的，拥有高速度和大容量，具有很强的计算和处理数据的能力，能完成普通计算机和服务器不能完成的大型复杂课题计算机，被誉为＂计算机中的珠穆朗玛峰＂。当然在第三次科技革命中计算机领域发展迅速，超级计算机的评价标准也一直在上升，把现在的手机按照七十年前的标准评价也可以叫超级计算机。现在的超级计算机的计算速度可以达到每秒一兆次以上。而它工作一天，相当于普通电脑工作一万多年。并且，它一分钟的计算能力，相当于全球72亿人同时用计算器不吃不喝计算32年。不吃不喝32年？先不说手能不能用，人都要饿死了。
　　在1946年，美国的莫奇利与爱克特发明了第一代电脑—ENIAC，而第一代的电脑相当于现在2间教室那么大，与当下常用的计算机体积相差无几。但是，＂计算机之父＂却是另有其人，1945年，冯·诺伊曼对世界上第一台电子计算机ENIAC的设计提出过建议，在发明电子计算机中所起到关键性作用，他被西方人誉为＂计算机之父＂。
　　而超级计算机这个概念是在1929年《纽约世界报》中最先报道出的一个名词。从结构上看，超级计算机和普通计算机都是大同小异的。1976年美国的克雷公司推出了世界上首台运算速度达每秒2.5亿次的超级计算机，堪称集万千宠爱于一身的高科技宠儿，让各国科技精英竞折腰，让各国纷纷着手研发超级计算机，试图从中分一块蛋糕。
　　目前超级计算机主要是由IBM等大型计算机公司、各国国家实验室制造。目前还有一部分针对单一问题而研发的专用计算机，例如专门分析天文物理的＂GRAPE＂和专用于研究国际象棋的＂深蓝＂。当前很多科研问题要运算分析海量数据，在此基础上才能进行研究，超级计算机已经成为了这种问题的不二解决方法。例如我国的天河一号应用就大规模地震数据处理软件的测试、石油勘探数据的偏移处理、石油应用并行优化以及开发高效基因测序处理软件。＂神威太湖之光＂则被用于深度学习算法库、全球大气分辨模拟、天气预报。
　　除此之外，我国的其他超级计算器也被应用科学研究、航天器开发、运算化学、天体物理模拟等多个领域。时至今日，高性能计算机在各个领域广泛应用，对推动基础科学和科技进步起到了重要作用。但是回望中国超算的历史，本科普作者忍不住抹了一把辛酸泪。
　　中国超算的一波三折
　　别看中国现在超算发展名列前茅。建国初，两个超级大国，也就是＂白头鹰＂和＂毛熊＂，他们不希望更多国家在原子能和计算机两个最有威慑力的领域取得技术突破，于是与这相关领域的知识被封锁了。这可怎么办呢？当然是发挥我们的特长：自主研发！
　　吃得苦中苦，方为人上人。在众多科学家的努力和国家的扶持下，即使在面对这样的封锁下，我们依然得到了突破！于1958年8月1日诞生了我国第一台数字电子计算机，被称为103机；1964年第一颗原子弹爆炸成功；1965年，第一块集成电路研制成功；1967年第一颗氢弹试爆成功；1970年发射第一颗人造卫星。
　　进入70年代，由于我们的科学技术进步，相应的也对超算的需求越来越大，地震数据处理、天气预报、航天航空、武器开发等行业都需要通过超强的算力来研究突破。所以我国在1983年12月4日成功研发出了银河一号超级计算机，在此之后又继续研发了银河系列的二号、三号、四号超级计算机，使当时的中国成为了少数几个能发布五到七天后天气预报的国家之一。
　　1980年代中叶，单一的向量处理器已经很难突破限制，这时将十几个向量处理器联合起来并行计算成为国际上通用的生产超级计算机的方法，但此时美国开始限制向中国出售高性能计算机，就算买到了计算机，每次使用以及用途都需要要向美国人写报告，请求批准。面对美国的技术封锁，我国潜心研究，于1999年研发出了神威超级计算机，后来又诞生了神威蓝光超级计算机。
　　在2009年我国国防科技大学发布的＂天河一号＂超级计算机后，我国成为美国之后第二个可以独立研制千万亿次超级计算机的国家。
　　2013年，我国的超算＂天河二号＂用两倍的运算速度，成功把美国的＂泰坦＂甩在身后，六度蝉联世界超算第一。然而美国怎么可能善罢甘休！2014年底，美国以＂有确切证据表明芯片被用于核模拟计算＂为由， 宣布对中国四大超算基地禁运英特尔至强芯片。为了避免这种情况以后重复出现，我们只能加紧对超算和新的芯片研究。
　　2015年我国研制的神威·太湖之光达成了世界第一速度的成就，并且在2016年凭借这该超级计算机的软件设计获得了戈登贝尔奖，在此之前该奖只有美日两国获得过。神威·太湖之光是中国第一次用自行设计不使用其他公司的核心CPU而登上第一名宝座的超级计算机。面对美国政府限制英特尔、英伟达等厂商对华出售运算设备，我国用神威·太湖之光做出了正面回应。正如，龙芯之父胡伟武所说：＂中国人只要丢掉了幻想，什么人间奇迹都可以创造出来。＂
　　当今中国超算的突破和未来
　　尽管我国在超级计算机领域已位列世界前列，但我国在这一领域还面临着诸多挑战。
　　首先，超算的应用领域相比其他国家而言较为狭窄，虽然国外质疑我国超算的研发＂只是为了跑分好看＂，但在国家政策的支持下，我国已在生物医药、石油勘探、基础物理、科研研究等领域先后应用了超级计算机。近几年由于国内互联网巨头的发展，我国在物联互联网和人工智能领域的超算应用也发展得十分快速。尽管在如此多的领域取得了成果，但我国超算在民用和商业方面的发展还是比较滞后，超算对普通民众的作用还是没有充分发挥出来。
　　其次，研究超级计算机的专业型人才不足，目前国内超算的研发人员主要分布于专注硬件研发的国家重点实验室和一些小研究所，对于应用软件的研发只有气象核物理和地球物理等个别领域才有专门的国家重点实验室，人才和超算资源发展不均衡。
　　最后，超级计算器的耗能巨大，相当于一个核电站，国内某超算中心每年电费超过一亿元，耗电量达到了两亿度。可以预见的是，随着数据量和计算力的进一步提升，耗电量还会继续不断提升，如何降低能耗也成为了所有国家在超算研发领域的一大挑战。
　　未来超级计算机的速度还会大幅提升，各国都在激烈竞争抢先研发下一代E级超算。近几年AI成为了热门话题，各大手机电脑厂商不管在什么广告中都能插入AI这一话题。超级计算机算得快，人工智能是算得巧，随着互联网的发展，超算有望与人工智能相融合，在未来大数据可以通过超算进行深度学习，为人类社会创造不可想象的价值。