“神算子”：超級計算機

王嘉興

比賽現場中的小型超級計算機

除了呼呼的風扇聲，賽場一片沉寂，在場的上百名大學生緊盯著電腦，手指飛快地敲擊鍵盤。

這群平均年齡不到22歲的大學生，面對的是當下最前沿的研究：機器閱讀理解、獲2017年諾貝爾化學獎的冷凍電鏡技術、美國國家航空航天局的流體力學模擬軟件……

這是2018年世界大學生超級計算機競賽（簡稱ASC18）的現場，在2天20小時的規定時間里，每個隊伍需要自己搭建小型超級計算機，完成組委會布置的4道題目，運算的結果將作為最后成績的評分依據。

參加此次比賽的清華大學大四學生李北辰隊伍搭建的機器運算能力，約為l萬臺現在市面上主流家用電腦運算能力之和，但相比目前世界上最快的超級計算機“神威·太湖之光”，運算能力還不到百分之一。

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超級計算機

超級計算機是一種超大型電子計算機，具有很強的計算和處理數據的能力，主要特點表現為高速度和大容量。現有的超級計算機運算速度大都可以達到每秒一太（萬億）次以上，堪稱“神算子”。超級計算機能在幾天或幾小時里，處理一般計算機半年乃至幾年才能處理完的工作。

超級計算機多用于國家高科技領域和尖端技術研究，是一個國家科研實力的體現，它對國家安全、經濟和社會發展具有重要意義。

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這是一個以萬億為計量單位的世界。

在超級計算機領域，有著一份世界500強榜單。根據最新排名，如果一臺機器的運算能力達不到500萬億次每秒，它將被無情地“除名”。衡量超級計算機的標準“簡單粗暴”：運算速度足夠快。

這份榜單每隔半年更新一次，總是能引起全世界的關注。從2013年至今，中國自主研發的超級計算機就一直穩坐榜首。最近兩年，這個位置屬于“神威·太湖之光”，它的峰值運算速度達到每秒12.5億億次，“1”后面17個“0”，大致相當于200萬臺普通電腦同時運行。

中國的超級計算機中心

在國家超級計算濟南中心，“神威·藍光”超級計算機黑色的機箱緊密排布，圍成一個大圈，被小心安放在數百平方米的一樓大廳內。當這臺研發費用數億元的機器運轉時，功耗是1兆瓦，大致相當于1.5萬戶家庭的家電功率總和，每年僅電費一項支出就接近2000萬元人民幣。

超級計算機里日夜運行著全國各地發來的運算指令，不管是天文觀測、航空模擬計算，還是天氣預報、生物醫療等日常生活的需求，都需要超級計算機的支撐。

超級計算機的獨門絕技

當你拿起智能手機，向語音助手詢問天氣，遠在美國的超級計算機在不到1秒的時間里就能理解你的意思。中央氣象臺每天發布的氣象信息，則由濟南、廣州、無錫等地的超級計算機共同計算得出。

大量影視公司利用它進行后期特效處理，傳統制造業也倚仗這個技術，部分公司洗衣液的瓶子都是超級計算機設計的。

有了超級計算機，研究者可以模擬出人類器官對藥物的反應，大大縮短新藥的研發時間，節省成本。在抗埃博拉病毒藥物的篩選中，超級計算機能夠在一天內完成超過4000萬分子化合物的篩選，以最快的速度應對爆發性惡性傳染病。

此外，使用超級計算機進行核爆炸模擬還是美國研究核武器的方式。

過去，超級計算機的主要任務是進行科學計算。最近幾年，有關人工智能的運算請求也越來越多。