于天津市濱海新區的天河科技園高樓林立，寬敞明亮的大道上車流不息。園區信環西路上，矗立著一幢橘紅色大樓，外墻上“天河”兩個大字格外醒目。
國家超級計算天津中心大樓
這里就是由科技部批準成立，天津濱海新區和國防科技大學共同建設的國家超級計算天津中心。中國首臺取得世界第一的超級計算機“天河一號”、新一代百億億次超級計算機“天河三號”原型機系統，即“安家”于此。
國家超級計算天津中心
超級計算機，顧名思義，是功能最強、運算速度最快、存儲容量最大的一類計算機，多用于國家高科技領域和尖端技術研究，是一國科研實力和綜合國力的重要象征。
超級計算機“超級”在哪？有哪些重要用途？未來我國超級計算機發展方向是什么……帶著這些問題，我們帶您走進國家超級計算天津中心，一探究竟。
部署在國家超級計算天津中心的“天河一號”超級計算機
走進國家超級計算天津中心一樓的機房，映入眼簾的是100余個一人高的灰色機柜，耳邊傳來低沉的“嗡嗡嗡”運轉聲。中國首臺千萬億次超級計算機“天河一號”正在高速運轉。
“‘天河一號’由國防科技大學與濱海新區于2010年9月聯合研制成功，具有超強的運算能力，持續速度達每秒2566萬億次浮點運算、峰值速度4700萬億次。”國家超級計算天津中心應用研發部副部長菅曉東向我們介紹：“這是什么概念？如果做個換算對比，‘天河一號’運算１小時，相當于全國13億人同時計算340年以上。”
除了速度，“天河一號”還有諸多突破性創新。比如“天河一號”在國內首次創新性地采用了異構體系架構。“CPU（中央處理器）加GPU（圖形處理器）的異構協同并行處理技術是中國科研人員的創新，引領了世界超算技術的潮流。”專家介紹，在“天河一號”之前，超算中采用該技術的并不多見。
中國自主研制的超算高速互聯通信系統也是其優勢所在。“天河一號”內數萬個CPU和GPU通過該系統實現數據交換，相當于編織起了龐大、高效的神經網絡。
還有兩項創新分別來自硬件和軟件領域，即配備了自主研制的飛騰CPU芯片及麒麟操作系統。
2010年11月，“天河一號”榮登世界超級計算機500強榜單第一名
憑借優異性能，2010年11月，“天河一號”榮登世界超級計算機500強榜單第一名，讓中國人首次站到了超級計算機的全球最高領獎臺上。
全球超級計算機500強榜單，由美國和德國超算專家聯合編制，每半年發布一期，是給全球已安裝的超級計算機排座次的知名排行榜。在2002年以前，難尋中國計算機的身影。當時前三名基本上被美、日、歐三家占據，形成超級計算機的第一梯隊。
國家超級計算天津中心工作人員24小時監控“天河一號”運行情況
“‘天河一號’當時奪冠，意義非凡。在這之前，國內在超算領域從沒拿過第一。”國家超級計算天津中心副主任閻偉回憶起當年情景仍難掩激動：“這就好比奧運比賽中許海峰的第一槍（第一枚金牌）。”
談起中國超級計算機的“趕超”歷史，有很多故事。1976年，美國成功研制出世界上第一臺超級計算機Cray-I（克雷）。1978年，中國也開啟了研制超級計算機的步伐。但由于研發設計的基礎非常薄弱、制造能力也有限，長期以來我們的超級計算機研制都處在一個“跟跑”狀態。
正是這樣的背景下，“玻璃房子”的故事廣為流傳：改革開放之初，我們國家有關企業花高價從國外買的超級計算機，卻被要求放在一個獨立的機房里，只準國外的工程師進去使用，中國的工程師只能在玻璃房子外面看。這可以說是中國超級計算人心里深深的痛。
“為了這口氣，拼了命也得加油干出來！”得益于制度優勢，隨著改革開放以來中國經濟社會的快速發展，特別是人才、技術的不斷累積，中國在超算領域進步很快。
“我國在1983年研制成功國內第一臺巨型計算機，叫作‘銀河’一代。‘天河一號’實際上是‘銀河’六代巨型計算機。因為“銀河”部署在天津用于民用，是‘銀河’加‘天津’的融合，因此起名為‘天河’。”閻偉說。
時間來到2009年，科技部批準成立國家超級計算天津中心，正式揭開了我國超算快速發展的大幕。目前，加上后來陸續成立的深圳中心、濟南中心、長沙中心、廣州中心和無錫中心，全國一共有6家國家級超算中心。
繼2010年“天河一號”首次拿下全球榜單冠軍后，2013年6月廣州中心“天河二號”和2016年6月無錫中心“神威·太湖之光”先后登場，中國超算快速崛起并連續“霸榜”5年，令世界矚目。
國家超級計算天津中心在二樓專門辟有展廳，通過背板、實物、影像等形式展示了“天河一號”的應用領域和相關研究成果。
國家超級計算天津中心副主任閻偉介紹“天河一號”應用情況
談起近年來“天河一號”在應用領域取得的累累碩果，閻偉有說不完的話題。在他看來，“超級計算機不是為了快而快，更快的運算速度，最終目的是為了應用”。
據介紹，目前，“天河一號”已經實現滿負荷運行，每天并發在線的運行任務達到1400多項，用戶涵蓋油氣勘探、高端裝備制造、藥物研發、霧霾預警預報等領域的重點科研機構、企業、政府近1600家。
“聽起來很抽象、很高大上，其實，這些離我們的生活都不遠。”以霧霾預警為例，國家超級計算天津中心與中國氣象局氣象科學研究院等單位合作，構建了自動化實時霧霾預警預報系統，通過對污染源、區域污染數據的精確分析，為未來霧霾治理提供預警及解決方案。“過去霧霾預報最高網格精度為50公里左右，現在，我們只需要2-3小時就能算出最長時效預報5天的數值預報，并且實現霧霾預報最高網格精度2-3公里，大大提高了預報的精準性。”國家超級計算天津中心工作人員向我們介紹。
超級計算機在仿真領域應用廣泛
超級計算機在仿真領域的應用也非常廣泛。“以前在做新產品研發的時候，要做很多的實物實驗。現在這些實驗都可以由超級計算機的仿真來代替。而且超級計算機還可以仿真出一些現實中不可能做的實物實驗，例如極端氣候條件下的實驗等。”閻偉說。
“我們和天津汽車模具股份有限公司合作，在企業內就可以流暢地遠程操作中心的天河一號，實時下載和查看仿真結果。”閻偉繼續介紹，這樣就將超算融入制造業實際生產中，與先進的數控設備相配合，實現了高速、高精度、無圖無人化加工，服務天津先進制造業的高質量發展。
此外，超級計算機還參與探索人類大腦的秘密、破解人類基因密碼。在國內的全腦三維成像領域，基于“天河一號”的超級計算能力和并行處理技術，已實現150倍以上的速度提升。原來一次鼠類全腦成像數據處理需要5-7天，現在1-2個小時就可完成。
目前，國家超級計算天津中心實現了超級計算、人工智能、云計算、大數據、物聯網的五大融合。在“天河一號”的帶動下，已經有越來越多的大數據、云計算企業在周邊落戶，形成高端信息技術產業聚集。
2017年4月，以國家超級計算天津中心和“天河”超級計算平臺為依托的天河科技園正式揭牌，構建起信息技術創新創業基地和軍民融合產業聚集區。
“從簡單提供超算服務，到開展技術合作、戰略合作，再到資本合作，建設自主創新的產業化平臺等，我們將進一步拓展國家超算天津中心資源、技術的支撐能力和輻射帶動作用，充分發揮‘天河’的品牌價值，做好自主技術的產業化應用。”閻偉打了一個比方，就像一個航母艦隊，由我們超算來挑頭，配備驅逐艦、潛水艇、掃雷艦，我們去共同攻克智慧城市、智慧醫療等領域的技術和產業化高峰。
今年6月25日，新一期全球超級計算機500強榜單發布，美國超級計算機“頂點”超過中國的“神威·太湖之光”名列第一，這是美國超級計算機多年后重回榜首。而11月12日最新發布的一期榜單顯示，“頂點”蟬聯冠軍。中國超算上榜總數仍居第一，“神威·太湖之光”和“天河二號”分別位列第三、四名。
眾多國人開始關心，中國超級計算機如何應對？
實際上，我們在超算領域始終步履不停。7月26日，“天河三號”E級原型機在國家超級計算天津中心完成部署并通過項目課題驗收。其后，神威E級原型機系統、曙光E級原型機系統相繼亮相。截至目前，國家“十三五”規劃的3個E級超算原型機全部完成交付。
部署在國家超級計算天津中心的“天河三號”E級原型機
E級超算是指每秒可進行百億億次數學運算的超級計算機，被全世界公認為“超級計算機界的下一頂皇冠”，它將在解決人類共同面臨的能源危機、污染和氣候變化等重大問題上發揮巨大作用。目前，中、美、歐、日等都在向這個目標全力沖刺。
那么，原型機又是什么概念？
“原型機，就是工程開發中的試驗系統。”菅曉東表示，E級原型機系統的研制成功可以驗證一些關鍵的技術設想，對關鍵技術難點進行測試和改進，為今后建造整機系統提供指導，避免出現大的技術錯誤和難題。
在原型樣機系統基礎上，“天河三號”超級計算機整機系統最終有望于2020年研制成功。屆時，其運算能力將比“天河一號”提高200倍，存儲容量提高100倍。
國家超級計算天津中心用研發部副部長菅曉東（左）介紹“天河三號”E級原型機情況
在國家超級計算天津中心，我們得以一睹“天河三號”E級原型機“真容”：它通身黑色，每組機柜高2米左右，機身上嵌有兩條醒目的藍綠彩條，整體科技感十足。
“相比上一代超級計算機，‘天河三號’將是一個劃時代的先進技術作品。它在計算密度、單塊計算芯片計算能力、內部數據通信速率等方面，都會有全面的提升。”菅曉東介紹。
更重要的是，“天河三號”將在核心關鍵技術上實現整體自主可控，打造出具備自主芯片、自主操作系統、自主運行計算環境的新一代百億億次超級計算機。
“只有堅定走自主研發的道路，才能讓自己變得更強。”這是采訪中眾多超算科研人員的心聲。新時代新氣象新作為，他們還將繼續攻堅，再攀新高峰，研制出技術更加先進、應用更加廣泛的“最強大腦”，不辱時代使命！（中央紀委國家監委網站 蘭琳宗 陳斯陽 丨攝影 何沛霖）
來源：中央紀委國家監委網站
編輯：RB011
當今信息時代，超級計算機成為了科學研究、工程設計和商業應用等領域中不可或缺的重要工具。超級計算機是一種高性能計算系統，以其卓越的計算能力和處理速度而聞名于世。本文將深入探討超級計算機的定義、特點以及在各個領域的應用，幫助讀者全面了解這一引人矚目的技術。
首先，超級計算機是一種擁有極高計算能力的計算機系統。它由數以千計甚至更多的處理器核心組成，利用并行計算和分布式存儲等技術，實現大規模的數據處理和計算任務。與傳統的普通計算機相比，超級計算機具備更大的內存容量、更快的處理速度和更高的并行計算能力，能夠在較短的時間內完成復雜的科學計算和模擬實驗。
其次，超級計算機具有高性能和高可靠性的特點。為了達到超強的計算能力，超級計算機采用了先進的硬件架構和優化的軟件算法。它們使用高速的處理器和存儲設備，支持大規模并行計算和數據并行處理，以實現高度的計算效率。此外，超級計算機還具備強大的容錯能力，即使在單個處理器或存儲單元出現故障時，仍能保持系統的穩定運行，保證計算任務的順利完成。
超級計算機在各個領域中發揮著重要的作用。在科學研究領域，超級計算機常被用于模擬天氣預測、氣候變化、宇宙起源等復雜物理過程的數值模擬。它們能夠處理海量的氣象數據和天文觀測數據，并通過模擬實驗幫助科學家更好地理解自然規律。在工程設計領域，超級計算機可以加速產品設計和制造的過程。例如，在汽車工業中，超級計算機可以對車輛的流體動力學和結構強度進行仿真分析，提高設計效率和產品質量。此外，在生物醫學領域，超級計算機還被廣泛應用于基因組學、藥物研發和疾病模擬等方面，為醫學研究和健康領域帶來了巨大的潛力。
綜上所述，超級計算機作為一種高性能計算系統，以其卓越的計算能力和處理速度，在科學研究、工程設計和商業應用等領域中發揮著重要作用。它們擁有極高的計算能力和處理效率，能夠加快復雜問題的求解速度，幫助人類更深入地理解自然規律和推動科學進步。隨著科學技術的不斷發展，超級計算機將繼續演進，更加強大和智能化。未來，我們可以期待超級計算機在各個領域的廣泛應用，為人類創造更多的科學突破和創新奠定堅實基礎。
說起計算機大家并不陌生，在我們生活中的不同領域幾乎每天都會用到計算機，作為二十世紀最偉大的發明之一，計算機為我們的生產和生活創造了巨大的價值。但是說起超級計算機就顯得很高大上了，很少有人真正了解超級計算機。那到底什么是超級計算機呢？它和我們的生活有多少關系？今天就讓筆者帶大家一起來了解一下。
1.什么是超級計算機？超算和普通電腦有什么區別
其實超級計算機沒有我們想象中的那么神秘，簡單來說超算跟我們普通使用的計算機沒有區別，僅僅是計算能力更強而已。但是既然叫超算，那性能自然比普通計算機計算性能強得不指一點半點，普通家用計算機的計算速度大約在每秒幾十億次，而超級計算機每秒的計算次數都在萬億次以上，美國最新的超算每秒的計算次數更是達到了驚人的億億次（10的16次方數量級）。因此為了能達到如此之高的計算速度，超算會使用核心更多的CPU，疊加到一起，共同發揮性能。普通家用電腦一般只有一個CPU內置2~8個物理核心，而超算具有成千上萬個CPU，不僅如此每顆CPU內置有幾十個物理核心。基于此，超算才能夠獲驚人的處理能力。
2. 超算在我們生活中的作用
如此多的CPU集成在一起，需要巨大的前期資金投入和后期完善的管理系統，目前我們國家的超算水平已經達到了全球頂尖水平，達到這一成就實屬不易。耗費大量人力物力研制出來的超算當然不會像家用計算機一樣拿來打打游戲、刷刷劇，而是為了完成繁重的科學計算任務。上到嫦娥奔月，下到蛟龍潛海，每一項科研都可能面臨龐大的計算問題，這些計算任務都是一般計算機無法勝任的，擁有了性能強大的超算以后能大大夠縮短科研的時間提高科研的精度，例如與我們生活息息相關的天氣預報就是通過衛星和地面監測等設備收集不同的數據，再通過超算進行特定方式的運算得來的預報結果。
了解到這里相信你對我們的超級計算機有了一個更加全面的認識。由于超算在國防科研方面的巨大作用，超算也成為了各個國家爭相發展的科研項目，是國家綜合國力的體現。不過話說回來，作為超級計算機的核心，CPU的制造技術還掌握在外國手中，我們中國要是想真正造出安全、可控、高性能的超級計算機還需要掌握CPU的核心技術，這樣才能不受外國的技術挾持，看官們覺得呢？