“神威·太湖之光”問鼎世界超算冠軍

想象一下，滴答一聲，就能計算十億億次，這是多快的運算速度？

如果把200多萬臺2016年生產的普通電腦加起來，只能跟它打個平手。它1分鐘的計算能力，相當于全球72億人同時用計算器不間斷計算32年。

這個快到令人咋舌的超級計算高手就是我國自主研制的“神威·太湖之光”計算機系統。6月20日，在德國法蘭克福舉行的國際超算大會上發布了全球超級計算機TOP500榜單，“神威·太湖之光”以近三倍于第二名的運算速度摘得桂冠。更令人振奮的是，它實現了包括處理器在內的全部核心部件的國產化。

開機一分鐘，地球人算32年

系統的峰值性能125.436PFlops，世界第一。

持續性能93.015PFlops，世界第一。

性能功耗比6051MFlops/W，還是世界第一。

國際超算大會上傳來的消息光看數據讓人不明就里。

“簡單來說，這套系統1分鐘的計算能力，相當于全球72億人同時用計算器不間斷計算32年；如果用2016年生產的主流筆記本電腦或個人臺式機作參照，‘太湖之光相當于200多萬臺普通電腦。”國家超級計算無錫中心主任楊廣文介紹。

走進國家超級計算無錫中心，1000平方米的房間內，擺放著“神威·太湖之光”的“真身”：由40個運算機柜和8個網絡機柜組成。每個運算機柜比家用的雙門冰箱略大，打開柜門，4塊由32塊運算插件組成的超節點分布其中。每個插件由4個運算節點板組成，一個運算節點板又含2塊“申威26010”高性能處理器。一臺機柜就有1024塊處理器，整臺“神威·太湖之光”共有40960塊處理器。

“每一塊處理器的計算能力與20多臺常用筆記本電腦相當，4萬多塊再組裝到一起，速度之快可想而知。”楊廣文說。

我國已經步入信息時代數十年，但是從個人電腦到超級計算機，中國科研人員都有一種說不出的痛——CPU基本依賴進口。

2015年4月，美國政府宣布，把與超級計算機相關的4家中國機構列入限制出口名單，目的是想限制中國超級計算機的發展。這直接導致采購因特爾處理器的“天河二號”未能如期完成攻關目標。

長期受制于人的被動與屈辱，使我國下決心研發自主知識產權的“神威”系列超級計算機。

2015年12月，“神威·太湖之光”在國家“863計劃”的重點支持下，由科技部、江蘇省和無錫市共同出資17.95億元，在國家并行計算機工程技術研究中心研制成功。

“在5厘米方寸之間，集成了260個運算核心，數十億晶體管，達到了每秒3萬多億次計算能力，相當于3臺2000年全球排名第一的超級計算機。”國家并行計算機工程技術研究中心副主任梁軍介紹，“神威·太湖之光”的核心處理器“申威26010”在國家“核高基”重大專項支持下，由國家高性能集成電路設計中心研制，具備片上融合的異構眾核體系結構，以及具有自主知識產權的指令集和完整的配套軟件生態系統。

采用這塊強大“中國芯”的“神威·太湖之光”不僅一舉突破封鎖，而且峰值性能、持續性能、性能功耗比三項關鍵指標均居世界第一，這也是全球第一臺運行速度超過10億億次/秒的超級計算機。

一臺超級計算機的能耗幾乎與一個小型城鎮相當，因此能耗控制也至關重要。

步入“神威·太湖之光”所在的機房，除了空調聲，沒有其他任何噪音，讓人難以相信這里是世界最快超級計算機的安居之地。“系統能效比高達每瓦特60.5億次，比‘天河二號節能60%以上。”梁軍介紹，這得益于低功耗、高集成度的處理器設計，獨創的高效水冷技術和高密度的組裝工藝，軟硬件協同、智能化的功耗控制方法，實現了層次化、全方位的綠色節能。

離世界之巔仍有差距

超級計算機被稱為“國之利器”，是國家科技綜合實力的體現，從高端材料到生命科學和生物技術，再到深海探測、空間技術各領域，都離不開超算的支撐。這次好消息一出，有人認為中國超算從此“穩穩地”屹立世界之巔了。真的是這樣嗎？

楊廣文表示，不可否認，“神威·太湖之光”的成功標志著我國超級計算機研制能力已位居世界領先水平，但在技術儲備、系統穩定性方面與發達國家仍有明顯差距。

速度是超算領域最直接的對決。與“天河二號”榮獲“六連冠”的輝煌相比，此次登頂的“神威·太湖之光”要想長期占據世界第一變得異常艱難。去年7月，美國啟動“國家戰略計算計劃”，目標是到2025年建造世界上運算最快的計算機。

“未來五到十年，從每秒十億億次到每秒百億億次是超算發展的決勝之地。”國家并行計算機工程技術研究中心的相關科研人員表示，雖然超算大國都在進行部署，但其中需要解決的技術關鍵環節非常多，更為關鍵的是，無論速度有多快，發展超算始終是為了“致用”，而這仍然是當前我國超算發展的短板。

中科院計算機網絡信息中心研究員張鑒表示，我國利用超算系統解決問題的能力長期不足，相關商業應用軟件仍為國外壟斷，在軟件研制、應用開發和人才培養方面還有待進一步提高。將“制好”優勢轉化為“用好”優勢，才能真正實現對產業創新與升級的帶動。

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超級計算機到底有啥用

算天：風中哪朵雨做的云？

氣象臺的天氣預報準確度一直在提升，這背后其實都是超級計算機的功勞。

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為了提高觀測進度，他十幾年來追逐著超算發展的腳步。

2011年，他在天津的“天河一號”上實現了觀測精度10萬公里的目標。隨后，他又在“神威藍光”上實現了1萬公里精度。今年，他在“神威·太湖之光”上實現了9公里精度。如今，他又在向著3公里精度努力。

“如果能盯著每一朵云，天氣預報就將萬無一失。”王蘭寧說，當然，這還需要更強的超算能力支撐。

算地：既能找飛機，也能抓偷排

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只要運算核夠多、速度夠快，醫療工作者的診斷和治療水平將大大提升。

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