奔跑中的中國
——超級計算機與3D打印技術

加 加 徐 珊/供稿

在2016年全球自然科學技術指數的國家與地區排行榜中，前十位分別是：美國、中國、德國、英國、日本、法國、加拿大、瑞士、韓國、意大利，中國僅次于美國位居第二。而在全球科研機構排名中，中國科學院更是高居榜首。

在上一期中，諾諾和大家一起見識了量子通信與量子存儲器。今天，我要跟小伙伴們分享的高科技是：超級計算機、云計算、3D打印、激光技術和納米技術。

超級計算機

在新一期的全球超級計算機500強榜單中，中國的“神威·太湖之光”輕松蟬聯冠軍。這個榜單每半年發布一次，算上之前“天河二號”的六連冠，中國計算機已連續4年占據全球第一的寶座。

說出來可能你會覺得不可思議—“神威”平均每秒能進行9.3億億次的運算。也就是說，“神威”每秒的計算量相當于全球人同時用計算器不吃不喝計算半年！這臺超級計算機之所以會受到熱捧，還有一個非常重要的原因—“神威”的所有核心部件都是中國自主建造的！

有的人說，研究超級計算機是面子工程，在實際生活中根本沒用，那是完全錯誤的。從2016年6月“神威”向公眾開放以來，國內外科學家已經通過它取得了100多項成果，涉及氣候、海洋、航空、生命科學等19個領域。其中，“千萬核可擴展全球大氣動力學全隱式模擬”還獲得了國際高性能計算應用領域最高獎—“戈登·貝爾”獎。超級計算機不僅是現代國家實力的象征，而且已經滲透到各個科學領域，為全球人類做出貢獻。

“紫云1000”是中國自主研發的首臺云計算機，也是全世界第一臺云計算機。“紫云1000”的功能非常強大，當我們用傳統的方法部署一個云計算系統時，需要一個十人以上的技術團隊耗費幾個月的時間才能完成。但如果使用“紫云1000”，整個過程僅需1名熟練的技術人員花幾個小時就能輕松解決。

激光成形鈦合金構件

中國是目前世界上唯一掌握激光成形鈦合金大型主承力構件制造技術，并付諸實用的國家。這種技術其實就是3D打印技術的拓展，那它和普通的3D打印有什么區別呢？其實，兩者最大的區別就在于激光。

傳統的鈦合金制造方法是機械加工，先要熔鑄大型鈦合金鑄錠，然后用萬噸級水壓機制造零件毛坯，最后再對毛坯零件進行打磨加工。整個工序的成本非常高，而且制造速度很慢。現在有了3D激光打印可就簡單多了，激光束能夠快速融化材料粉末，像普通的3D打印一樣直接做出成品。這種技術不僅簡化了傳統制造的復雜工序，還降低了制造成本，提高了制造效率與加工質量。

深紫外全固態激光器

2016年，中國成功驗收了自制的深紫外全固態激光器，成為目前世界上唯一能夠制造實用化、精密化深紫外全固態激光器的國家。這臺機器是世界前沿材料的基礎科研設備，常用于材料學。為什么要介紹它呢？因為在過去，我國的尖端科學儀器幾乎全靠進口。一旦發達國家不肯把設備賣給我們，那我們的科研項目就無法進行下去。但現在，我們終于可以擺脫發達國家的束縛，堂堂正正地用自己研發的設備進行科學研究了！

碳納米管

如果能在地球與月亮之間搭建一座天梯，我們便可以乘坐它往返于地月之間，就像坐電梯一樣，那可就太爽啦！但是真的有材料能夠承受各種各樣的壓力而不損壞嗎？回答是肯定的，那就是碳納米管。

想要實現上面的愿望，那么我們就必須批量制造出千米級以上的碳納米管。這可不是一件簡單的事情，目前全世界最長的一維納米材料就是清華大學科研團隊制造的只有半米長的碳納米管。看來想要通過電梯登上月球還要再等一段時間呢！

小伙伴們對碳納米管可能很陌生，但作為高科技迷，不知道這個東西可就落伍了，因為這是目前人類能制造的最強韌的材料！

碳納米管的材料和我們熟悉的鉆石、石墨一樣，都是碳。它的硬度與鉆石相當，卻擁有良好的柔韌性。碳納米管半徑極其微小，把幾萬根碳納米管并排在一起，也只有一根頭發那么粗，但它的長度卻可以超過寬度的1億倍！把這些微型管粘在一起，或者在其他材料中摻雜微量的碳納米管，都能制造出性能超群的工業用品。

如果人類能進入納米時代，那全世界的價值觀可能都要改寫了。在納米技術的世界里，一個物品的成本不取決于它的稀有程度或是制造流程的難度，只取決于它的原子結構有多復雜。到那時，我們甚至可以全身戴滿閃閃發光的鉆石，因為鉆石不再是稀缺品；物理學家將成為最厲害的人，因為他們可以制造出任何化學家能寫出來的物質，只要把電子按照化學家的方程式拼在一起就可以了。

在1800年之前，中國的科技一直處于世界領先的地位，但閉關鎖國使我們錯過工業革命，導致當時的科技大大落后于西方。現在，我們再次站到了頂點，成為了引領世界的科技強國。在下一期中，諾諾還會介紹哪些先進科技呢？請大家拭目以待吧！