超级计算机离百姓生活有多远

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超级计算机离百姓生活有多远

法律快车官方整理更新时间： 2020-01-12 08:29:29 人浏览

导读：

国防科学技术大学成功研制出了我国首台千万亿次超级计算机天河一号的消息发布后引起国人震动，这使我国成为继美国之后世界上第二个能够研制千万亿次超级计算机的国家。在人们的印象中，超级计算机是离人们生活很遥远的一个事物，似乎只能和科学研究联系在一起。殊不知

　　国防科学技术大学成功研制出了我国首台千万亿次超级计算机“天河一号”的消息发布后引起国人震动，这使我国成为继美国之后世界上第二个能够研制千万亿次超级计算机的国家。在人们的印象中，超级计算机是离人们生活很遥远的一个事物，似乎只能和科学研究联系在一起。殊不知，在和大众生活息息相关的各个领域，人们都可以看到超级计算机的应用。

　　超级计算机有多超级

　　超级计算机和人们平时使用的计算机究竟有什么区别呢?专家告诉人们，超级计算机一个最直观的印象就是体积大了。国防科技大学计算机学院“天河一号”工程办公室主任李楠研究员告诉记者，以“天河一号”为例，它由103个机柜组成，每个机柜有1.1米宽、1.2米深和2米高，排成8排，就像国庆阅兵的方队一样整齐。这个方队占地约288平方米，总重量约100多吨。站在“天河一号”前，人们会感到气势宏伟、震撼人心。但实际上，在世界上已有的千万亿次超级计算机中，“天河一号”还算是一个身材苗条的“小个子”。“天河一号”在实现高密度计算方面做得相当好，而相对占地面积比较小，可以节约空间。

　　“如果把现在的个人电脑运算速度比做人走路速度的话，那么超级计算机就是火箭飞行的速度。”李楠这样告诉记者，他指出，超级计算机是指同时代里，运算速度最快的大容量大型计算机，是计算机里的珠穆朗玛峰。如果用千万亿次的计算机计算一天，那么一个普通计算机则需要计算160年。目前国际上已公布的千万亿次计算机一共有4台。一是美国IBM公司的“走鹃”，装在美国能源部洛斯阿拉莫斯国家实验室，主要用于核科学理论研究;二是美国克雷公司的“美洲虎”，装在美国橡树岭国家实验室，主要用于核材料和原子分子物理研究;三是美国IBM公司的“蓝色基因P系统”，装在德国尤利西研究中心，主要用于能源、材料和信息等领域的研究;第四台就是我国的“天河一号”。

　　超级计算机与百姓日常生活关系密切

　　在现实生活中，很多研究是无法在现实世界中进行实验的，比如核武器爆炸、地震、洪水以及恐怖袭击等灾害性事件，这些就需要有超级计算机来进行模拟和仿真。还有一些复杂的大型问题的求解，比如地球物理探测、对天体演变的研究、对上亿人口的社会学研究等，也需要超级计算机。而除了这些高端领域，许多人们习以为常的生活方式中，都有超级计算机的参与。中国科学院周兴铭院士向大家介绍了如下常见的一些领域：

　　网络服务。在网络日益普及的今天，面对数千万、数亿用户的访问请求，服务器必须有强大的数据吞吐和处理能力。高性能服务器每秒钟可以处理数千万乃至数亿次服务请求，及时提供用户所需要的信息和服务，保证服务质量。

　　天气预报。天气预报的结果也是由超级计算机计算而来。目前世界最高水平的天气预报可以预报8天。对于中长期预报来说尤其需要用到超级计算机，因为天气预报的计算需要10的N多次方的计算，也就是每秒百万万亿次的速度。

　　预订机票。航空公司也在很早就开始采用计算机来帮助提升效率。1953年，美国航空公司和IBM合作开发了一套机票预订系统，到了今天，几乎所有的旅游代理商都可以访问由这套预订系统发展而来的全球预订系统，帮助旅行者安排旅程。现在地球上平均每天有8万次飞机起降，每天有900万人在1万米的高空飞翔。全球预订系统需要昼夜不间断地处理全球各地的各种旅行预订交易。

　　金融投资。对于像证券交易这样对实时性要求高的系统，必须要求有高速处理的能力——证券市场瞬息万变，0.01秒的时滞可能导致收益的巨大变化。目前全球证券市场每天成交额在4000亿美元以上，平均每秒就有超过1800万美元的资金换了主人。这种实时性要求高、计算量巨大的计算工作，只有超级计算机能胜任。

　　超级计算机支撑产业发展

　　周兴铭说，各种尖端的科学技术问题，都需要超级计算机的支撑，而国民经济中很多重要的产业也都离不开超级计算机。涉及军事、能源、环境和制造业等众多产业。

　　我国第一个用上超级计算机的行业是石油行业，上世纪80年代开始使用“银河”系列计算机用于石油勘探开采。药物研发，科学家在较短的时间内从几十万甚至几百万种化合物中筛选出有效的药品化合物，不仅节省了购买真实化合物的大量资金，而且大大缩短了药物研发的周期。集成电路设计中，如何在一平方厘米大小的芯片上把几亿个、几十亿个晶体管连接成需要的电路和需要的性能，也要靠超级计算机的帮助。另外，设计汽车安全性的碰撞实验，都要用超级计算机进行先期模拟……

　　“高性能计算机可以称做一个国家的基础设施。它本身代表着一个国家的高科技能力，同时也为今后其他领域高新技术的发展开创了一个更广阔的空间。”周兴铭说，上个世纪末期，西方发达国家的汽车、建筑、金融、动漫等行业已经开始普及超级计算机。

　　周兴铭还举例说，波音飞机在过去仅一个型号的外形设计就要在风洞做3年的实验，现在运用超级计算机后，设计周期缩短到了6个月。“天河一号”的研制成功也必将缩短我国飞机的研发周期。周兴铭说，近几年，超级计算机在中国的应用迎来了一个高峰期。

　　数字详解“天河一号”

　　我国首台千万亿次超级计算机“天河一号”究竟有多超级?以下是一组相关数字。

　　数字一全系统峰值性能为每秒1206万亿次。这意味着，“天河一号”计算一天，一台配置Intel双核CPU、主频为2.5GHz的微机需要计算160年。

　　数字二共享存储总容量为1PB。按国内数字图书馆应用软件的图片格式PDG为例计算，如果平均每册书大小约10MB的话，“天河一号”的存储量相当于4个国家图书馆(藏书量为2700万册)之和，能够为全国每人储存一张大小接近1MB的照片。

　　数字三 “天河一号”由103台机柜组成，每个机柜占地1.44平方米、高两米、重1.5吨，系统总重量相当于19个神舟飞船。把通风等条件考虑在内，放置“天河一号”需要一个近千平方米的房间。

　　数字四全系统包含6144个通用处理器(CPU)和5120个加速处理器(GPU)，仅系统级软件就有20多万行代码。按照每人每个小时写20行代码的速度，需要写1万小时。

　　数字五互联通信网络的单根线传输速率为10Gbps，这是目前国际上最快的速率，相当于在“天河一号”计算机内部修了一条信息高速公路。

　　数字六直接参与“天河一号”研发的科技人员有200多人，平均年龄为36岁。

　　数字七 “天河一号”目前投资为6亿元人民币。从信息技术的发展速度预计，使用寿命为10年。

　　数字八全系统运行情况下，每小时耗电1280度。能耗比即每瓦电创造的计算效能为4.3亿次运算，与目前峰值性能排名世界第一的美国“走鹃”超级计算机相当。

　　(白瑞雪王玉山喻菲)

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