中国超级计算机将成全国技术创新和产业发展的“超级马达”

超级计算机(Super computer)，是指能够执行一般个人电脑无法处理的大量资料与高速运算的电脑。就超级计算机和普通计算机的组成而言，构成组件基本相同，但在性能和规模方面却有差异。超级计算机主要特点包含两个方面：极大的数据存储容量和极快速的数据处理速度，因此它可以在多种领域进行一些人们或者普通计算机无法进行的工作。

中国超级计算机是如何实现从无到有，从大型机到巨型机进化的?1950年3月，中央人民广播电台播发了一封书信，信中说“梁园虽好，非久居之乡，归去来兮。”信的作者是刚从美国经香港抵达北京的数学家华罗庚，这是他在归国途中所书写，目的是号召海外知识分子回国参加社会主义建设。超级计算机(巨型计算机)是相对于大型计算机而言的一种运算速度更高、存储容量更大、功能更完善的计算机。它通常是指每秒中能运算5000万次以上、存储容量超过百万个字节的电子计算机。 [9] 超级计算机信息处理能力比个人计算机快一到两个数量级以上，它在密集计算、海量数据处理等领域发挥着举足轻重的作用。作为高性能计算技术产品的超级计算机，又称巨型机，是与高性能计算机或高端计算机相对应的概念。

超级计算机具有很强的计算和处理数据的能力，主要特点表现为高速度和大容量，配有多种外部和外围设备及丰富的、高功能的软件系统。超级计算机采用涡轮式设计，每个刀片就是一个服务器，能实现协同工作，并可根据应用需要随时增减。以我国第一台全部采用国产处理器构建的“神威·太湖之光”为例，它的持续性能为9.3亿亿次/秒，峰值性能可以达到12.5亿亿次/秒。通过先进的架构和设计，实现了存储和运算的分开，确保用户数据、资料在软件系统更新或CPU升级时不受任何影响，保障了存储信息的安全，真正实现了保持长时、高效、可靠的运算并易于升级和维护的优势。

信中，华罗庚喊出了那一句振聋发聩的话：“科学没有国界，科学家是有自己的祖国的”。“梁园虽好”出自汉代司马相如辞别梁孝王时的一句感慨，展示了司马相如志在四方的远大抱负。那时，有很多中国科学家为躲避战火远赴欧美国家落脚，潜心科研，受到了优待。华罗庚就已被美国伊利诺伊大学聘为教授，待遇丰厚。在新中国的号召下，包括华罗庚在内的很多科学家毅然选择从海外辗转回到祖国。

回来后，华罗庚回到清华园，担任清华大学数学系主任。1952年夏，有感于美国正开展电子管计算机的研究，华罗庚提倡并牵头，与闵乃大、夏培肃和王传英等人在中科院数学所内，组建了中国第一个电子计算机科研小组。

那时，中国计算机领域荒芜一片，前行者正高举火把探索未知之境。闵乃大写出中国第一个“电子计算机研究的设想和规划”，揭开我国电子计算机研制的序幕。1956年3月，在新中国制定的《1956-1967年科学技术发展远景规划纲要》中，计算机成为发展科学技术的“四项紧急措施”之一。

同一时间，华罗庚被任命为中国科学院计算技术研究所筹备委员会主任，研制通用数字电子计算机，同时派人向“老大哥”苏联取经。1958年，在“立足国内先仿制，后自行设计”的原则下，中国仿制苏联M-3大型计算机的103机研发成功，每秒运算速度1500次，实现了从零到一的跨越。

虽说中国的计算机研发距离美国发明世界首台计算ENIAC，只相差12年，但彼此在人才和设备上已经有了相当大的距离。

美国从二战时期就已经展开了计算机研究，从军方到民间有数十万名经验丰富的科研人员，而且经费充足。中国这时别说计算机研究，很多人连计算机是什么都没搞清楚，更没亲眼见过，经费更是捉襟见肘。彼时，美国IBM公司在贝尔实验室的帮助下，成功研发出晶体管构造的计算机RCA501型。

由于采用晶体管逻辑元件及快速磁芯存储器，RCA501型计算机的计算速度从每秒5000次提高到几十万次，主存储器的存储量也从几千KB提高到十万KB以上，同时也出现了简单的采用高级语言及其编译程序的操作系统。

国庆节期间，位于滨海新区的国家超级计算天津中心机房里，一排排约2米高的黑色机柜整齐排列，绿色运行指示灯快速闪烁，这是“天河”新一代超级计算机所在地。

“新一代超级计算机已实现一秒钟内百亿亿次的运算，其工作1小时相当于全球70多亿人上万年的计算工作量，被称为“最强大脑”。每天，超过15000项计算任务在这里执行，其中有三分之二来自京津冀。”天津超算中心党组书记兼应用研发首席科学家孟祥飞说，天津超算中心的超级算力正源源不断地转化为生产力，成为京津冀乃至全国技术创新和产业发展的“超级马达”。

近期因疫情反扑，滨海新区大片区域为静态管理区。天津超算中心实施封闭管理，往日频繁的线下业务交流活动暂停，门庭冷清，但大楼里却是另一番忙碌景象。因运行保障和节日期间的升级改造任务在身，30余名工作人员拿着“通行证”和核酸阴性检测报告，逆行返回中心大楼，接受封闭管理，在这里度过了别样的国庆假期。

这种忙碌景象，曾出现在今年1月份。滨海核酸大筛系统如果出现问题，意味着滨城会有成千上万人在寒冬中排队等待。为保证核酸大筛系统平稳运行，超算中心的同事吃住在中心，夜以继日，不断调整升级优化，大幅度提高了系统的并发效率和稳定性，保障了大筛的顺利开展。

这种热闹景象，出现在每一个节假日和寻常周末。在每一个千家万户都围桌庆祝的时候，超算中心总有一些工作人员24小时值守。因为天河超级计算机上不仅运行着客户的计算任务，更承载着客户的信任和依托。

作为功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机，超级计算机承担着普通计算机难以完成的计算任务，能够“算天、算地、算人”。

超级计算机主要用于解决国计民生领域的尖端技术问题，看似离人们很远，其实和每个人的生活紧密相关。现在的天气预报越来越精准，还可以做到中长期预报，为人们生产生活提供指导，这其中便有超级计算机的功劳。在防灾减灾中，超级计算机能利用模拟仿真技术，对地震破坏进行预测和预警，降低灾害损失。疫情期间，新冠肺炎诊疗技术与药物研发、各地联防联控和精准施策等也都离不开超级计算机的支持。

天津超算中心基于自身优势构建京津冀大数据协同处理中心，目前正在为数千家重点科研单位、企业和政府机构提供技术服务，助力取得超过4000项创新成果，已经累计为企业新增经济效益近150亿元，应用涉及生物医药、基因技术、航空航天、天气预报与气候预测等诸多领域。随着国内产业数字化进程加快，越来越多的企业对高性能计算、安全存储、人工智能等技术服务需求增加，这也助推了天津超算中心产业化步伐加快。

计算是继理论与实验之后的第三种研究方法，通过计算机建模仿真等技术手段，可以在虚拟世界中完成自然条件下难以完成的科学实验和探索。作为解决国家经济建设、社会发展、科学进步、国家安全和国防建设等领域一系列重大挑战性问题的重要手段，超级计算现已成为世界各国特别是大国争夺的战略制高点。

国家超级计算长沙中心主机系统升级项目由湖南省、长沙市和岳麓山国家大学科技城共同出资，湖南大学负责建设。系统采用国防科技大学“天河”新一代超级计算机技术，峰值计算性能每秒20亿亿次高精度浮点运算、数据存储能力20,000,000GB、峰值功耗不高于8兆瓦，算力水平国际先进、国内领先。

自2014年运营以来，国家超级计算长沙中心累计为40个领域2000余家用户提供16亿核时的高性能计算、大数据和人工智能等服务，在服务国家和地方科技创新、服务区域经济社会发展，特别是在抗击新冠肺炎疫情等方面作出了重要贡献。

据了解，湖南数字经济已连续4年保持两位数增长，正成为推动全省经济社会高质量发展的新引擎。天河新一代超级计算机主机系统顺利落地建成并投入运行，标志着国家超级计算长沙中心建设发展进入了新阶段，湖南省先进计算创新能力和水平迈上了新台阶。

未来，国家超级计算长沙中心将在构建先进计算生态、赋能产业发展、服务数字政府和数字社会建设、支撑重大科技创新、汇聚高水平人才等方面作出新的更大贡献。