超级计算机向大众走来

3D模拟海啸袭击、解析肝癌细胞样本、大幅提高石油勘探效率等近来,超级计算机的应用成果正日渐走入大众视野.

超级计算机是指计算速度最快、处理能力最强的计算机,旨在解决一些特别复杂的科学工程问题.当然这个“超级”的概念是相对的,一个时代的超级计算机到下一时代可能成为普通的计算机,其技术也可能转化为通用的计算机技术.超级计算机集信息技术的大成,既是科技创新的高端基础设施,也是一个国家或地区综合实力的重要体现.

超级计算机最早出现于20世纪60年代.世界上第一台超级计算机CDC6600诞生于1964年,由美国控制数据公司研制而成,其运算速度为每秒300万次浮点计算.数十年来,超级计算机技术呈现加速发展趋势,目前数以万计的处理器通过高速的互联网络协同工作构成大规模并行计算系统成为主流,超级计算机已跨入每秒千万亿次时代,代表性的系统有美国的IBM“走鹃”、蓝色基因,美国克雷公司的“美洲豹”,中国的“天河一号”,日本的“京”计算机等.

自1993年以来,国际上普遍采用Linpack基准数值计算程序来衡量不同超级计算机的最大实际应用能力,并以此建立了全球最快的500台超级计算机排行榜,每年发布两次,集中展现世界各国在超级计算系统研制上的最新成果.在这个排行榜上,美国长期占据领先地位,日本间或排行第一,欧洲占据较大的份额.2010年11月中国国防科技大学研制的“天河一号”排名世界第一,标志着中国进入了超级计算机研制的领先行列.

超级计算机主要用于能源、环境、材料科学、航空航天、生物医学、物理、国家安全及其他领域的前沿研究.近年来相关技术也广泛应用于经济与社会生活中,如经济预测、社会计算、风险分析、电子商务怎么写作、动漫创意产业等.超级计算机和高性能应用需求相伴相生.一方面,国民经济、科学技术和国防领域的重大应用需求不断引领着超级计算机的发展；另一方面,超级计算机的重大技术进步往往会对应用领域的创新产生深刻的影响,催生一大批重大前沿科学突破与新技术变革,从而衍生出新的超级计算应用发展需求.

超级计算机的速度今后还将继续提升.根据美国公布的研究计划,还将有数台2万万亿浮点计算能力的系统于今年内问世.美国、欧洲、日本都启动了一系列新研究计划,目标是在2018年左右研制出具有每秒百亿亿次浮点计算能力的超级计算机.中国也在“十二五”期间启动了下一代超级计算机的研制.

世界超级计算机的进一步发展面临着高速高效、绿色节能、持续可扩展等一系列技术挑战,需要使能技术、微电子技术、新材料技术、软件技术等全方位的技术创新,才能不断突破极限,迈向更高目标.