神威·太湖之光：攀上全球巅峰

发展事关国家兴衰

2017年6月19日，国际“TOP500”公布最新的超级计算机榜单，中国“神威·太湖之光”和“天河二号”占据了冠亚军的位置，这已经是它们第三次获得这一殊荣。第三名则是瑞士国家超算中心的Piz Daint，美国、日本的超级计算机紧随其后。

为了应对中国和其他国家超算领域飞速发展带来的新挑战，传统的超级计算机强国美国宣布将在未来3年投资2.58亿美元，开发下一代的超级计算机。美国表示会保持自己在超算领域的领导地位，这对于国家安全、繁荣和经济发展，参与国际竞争意义重大。那么超级计算机到底有哪些作用呢？其实在介绍“天河二号”时，我们已经讲解了很多，但远不只如此。

在国家层面上，为了保卫国家安全，情报是非常关键的，超级计算机在破解敌人的安全系统和通信密码方面，有着至关重要的作用。另外它也善于筛选情报，现代通过各种渠道获取的信息是海量的，但真正有价值的情报是有限的，有了超级计算机，筛选工作就能事半功倍。

在至关重要的核武器研究方面，现在国际社会已经签署了禁止核试验的公约，但有超级计算机的存在，就可以用计算机模拟核试验，达到进一步研究的目的。

超级计算机还是信息技术潮流的引导者，很多尖端的信息技术最初都是为超级计算机服务的，包括处理器、云计算、大数据、量子计算等，后来才逐渐飞入寻常百姓家。

所以，超级计算机于国于民，都是非常重要的，被称为“国之重器”实至名归。

世界“顶峰”十连冠

超级计算属于国家战略高技术领域，是世界各国都在竞相角逐的科技制高点，也是一个国家科技实力的重要标志之一。一个没有世界顶级超级计算机的国家，是不能被称为科技强国的。

“神威·太湖之光”超级计算机由40个运算机柜和8个网络机柜组成。每个运算机柜比家用的双开门冰箱略大，打开柜门，4块由32块运算插件组成的超节点分布其中。每个插件由4个运算节点板组成，一个运算节点板又含有2块国产“申威26010”高性能处理器。一台机柜就有1024块处理器，整台“神威·太湖之光”有多达40960块处理器，峰值运算性能为12.54亿亿次/秒，是世界上首台运算速度超过10亿亿次/秒的超级计算机。“神威·太湖之光”1分钟的计算量足以让全球72亿人口用计算器不间断计算32年。(www.xing528.com)

2016年到2017年，“神威·太湖之光”四次蝉联世界超级计算机500强榜首，“天河二号”紧跟其后，名列第二。加上此前“天河二号”连续六次位居世界榜首，中国的超级计算机已经完成了十连冠。2018年11月的最新一届评比中，“神威·太湖之光”名列世界第三，“天河二号”位居第四，但依旧都是世界上最先进的超级计算机之一。虽然暂时失去了世界榜首的地位，我国新的拥有每秒运算100亿亿次级的超级计算机已经在研发当中，预计在2022年投入使用，到那时，超级计算机榜首的位置依旧会属于中国。

借助“神威·太湖之光”这一强有力的平台，在气象学上，2016年11月18日，我国运行“全球大气非静力云分辨模拟”的应用斩获2016年度的国际高性能计算应用领域最高奖—“戈登·贝尔”奖。

在天文学上，2017年8月，中国科学家打破纪录，在“神威·太湖之光”计算机上创造出最大的虚拟宇宙，用了10万亿个数字粒子来模拟宇宙的形成和早期扩张。就纯运算能力而言，中国近年来已经超过其他国家，有望在5年内成为研究宇宙形成问题的领军者。

在航天方面，国家计算流体力学实验室利用“神威·太湖之光”对“天宫一号”返回路径的数值模拟结果令人振奋，为“天宫一号”返回舱顺利返回地球提供了精确预测。

在医药方面，上海药物所开展的药物筛选和疾病机理研究，借助“神威·太湖之光”短短2周就完成采用常规方法需要10个月的计算，大大加速了白血病、癌症、禽流感等方向的药物研发进度。

纯国产的超级计算机

在过去，我们国家不能自主设计生产高性能处理器，包括“天河二号”在内的各型超级计算机都是使用进口处理器，而处理器作为超级计算机的核心部件之一，是不可或缺的。2015年4月，美国商务部发布公告，决定禁止向中国出售高性能处理器芯片，妄图截断中国在超级计算机领域的发展之路。但中国人没有为此而气馁，反而加快了国产处理器的研究速度。终于在“神威·太湖之光”上面使用了纯国产的“申威26010”众核处理器，首次实现了超级计算机部件100%国产化，打破了发达国家对高性能处理器的垄断和技术封锁，成为世界极少数能做到完全自主生产超级计算机的国家之一。

更为难能可贵的是，“神威·太湖之光”在不断提升计算速度和运行速度的同时，单位能耗反而有了显著下降。这与世界范围内普遍存在的计算速度变快的同时，能耗也变大的规律完全不同。“神威·太湖之光”不仅运行速度位居世界前列，它的功耗节能能力也是世界领先，做到了能力与节能的综合性发展。这也从另一个侧面证明了中国已经成为超级计算强国。