超級計算機有什么用

馬俊 劉揚

盡管超級計算機的研制和運營費用越來越高，但美、日等發(fā)達(dá)國家對此“揮金如土”，毫不吝嗇。那么究竟是什么魔力吸引各國在超算領(lǐng)域持續(xù)“燒錢”呢？

左右情報戰(zhàn)攻防

超級計算機的一個主要應(yīng)用是在情報收集領(lǐng)域，為什么各國都去搶超級計算機的世界第一？因為它代表著對安全防護(hù)系統(tǒng)的破解能力。

中科院計算所研究員張云泉形容說：“你的超算能力一旦領(lǐng)先，就意味著你有能力配我家安全門鎖的鑰匙，甚至可以打開我家的任何鎖，我家里所有東西都將處于不設(shè)防狀態(tài)。”他解釋說，超算能力領(lǐng)先后，對手的安全系統(tǒng)就要全面升級，“我原來能破解64位的密碼，現(xiàn)在一升級，我就能破解128位的。如果不升級安全系統(tǒng)，你的整個密鑰就失效了，我就能強行攻破，拿到你的情報。”

除了破解能力外，超級計算機還能用于篩選情報。美國國家情報機構(gòu)的“棱鏡”計劃顯示，美國花巨資收集各國的信息，其中包括普通民眾的海量信息。這意味著需要有巨大的信息處理能力。特別是反恐等情報具有時效性，需要從天文數(shù)字的信息里盡快篩選出有價值的情報，這只能依靠超級計算機。

核武器安全離不開超算

張云泉說，對美國而言，超算的作用首先在研制核武器領(lǐng)域。加利福尼亞的利弗莫爾國家實驗室、新墨西哥州的洛斯·阿拉莫斯國家實驗室、圣地亞國家實驗室、橡樹嶺國家實驗室都參與了利用超級計算機維護(hù)美國核武庫安全的工作。由于美國大批核彈頭已經(jīng)接近服役年限，而囊中羞澀的五角大樓希望延長其服役周期，這就必須通過超級計算機模擬預(yù)測這些核武器何時會失效，哪個部件需要更換。

由于《全面禁止核試驗條約》已經(jīng)生效，是否具備超級計算能力，標(biāo)志著能不能繼續(xù)發(fā)展下一代核武器。利用1945年到1992年美國進(jìn)行的1054次核試驗獲取的數(shù)據(jù)，美國還通過超級計算機建立核爆炸數(shù)學(xué)模型，深入了解核爆炸的原理，進(jìn)而研制新一代核武器。

帶動信息化技術(shù)的火車頭

在計算機行業(yè)內(nèi)，超級計算機一直被認(rèn)為是信息化發(fā)展的火車頭。因為很多最先進(jìn)的信息化技術(shù)，包括現(xiàn)在我們用的很多處理器技術(shù)、虛擬化技術(shù)、量子計算、新的存儲器部件等，都是最早為超算領(lǐng)域服務(wù)，之后隨著技術(shù)成熟、價格下降，才開始普及，用于服務(wù)器、個人電腦乃至手機的。

事實上，現(xiàn)在IT領(lǐng)域概念火熱的云計算和大數(shù)據(jù)，其計算能力也來自超級計算的基礎(chǔ)和演繹。云計算能同時運行大量的小任務(wù)，這些任務(wù)之間沒有什么關(guān)系，在業(yè)內(nèi)被稱為高吞吐量的計算。大數(shù)據(jù)主要是做數(shù)據(jù)挖掘，以圖算法為主。相比之下，超級計算的要求最高，它追求性能，要在最短時間內(nèi)計算出單個任務(wù)。盡管形式不一樣，它們背后都是對計算能力的要求，因此也可稱為廣義超算。

改變未來生活

張云泉認(rèn)為，過去科學(xué)研究主要都是以理論分析、實驗觀察為手段，現(xiàn)在在尖端科研領(lǐng)域，已越來越多地利用計算模擬。他說，2013年諾貝爾獎中物理學(xué)獎、化學(xué)獎、生物醫(yī)學(xué)獎3個領(lǐng)域都與超算有關(guān)系。

浪潮集團(tuán)首席科學(xué)家王恩東表示，超算的計算結(jié)果最終的表現(xiàn)形式可能是重大科研課題的突破，也可能是創(chuàng)新性的產(chǎn)品，或者是制作精美的文化創(chuàng)意作品等等。而這些成果可以為人們帶來更加便捷、科技化的生活，提升老百姓的生活質(zhì)量。比如，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域使用超級計算機，既可以進(jìn)行基因的測序，從根本上破解人類生命的“密碼”，從基因修補的角度來避免很多先天性疾病，也可以在幾百萬藥物成分中選擇最合適的配比，進(jìn)行新藥物的研發(fā)。在智能穿戴設(shè)備走向普及之后，可以使用超級計算機對每個人的健康情況進(jìn)行實時的監(jiān)測，像感冒前兆、過度疲勞等各種很小的癥狀都會獲得及時的提醒。

（作業(yè)本摘自《環(huán)球時報》2014年6月25日，小黑孩圖）