此前,有个消息可挺让人惊讶的。美国那边的商务部宣布,把咱们 7 个超算相关的实体列入了所谓的 “制裁清单”。理由说得那叫一个离谱,居然说超算有 “破坏军事现代化稳定” 的嫌疑,不符合他们的 “国家安全和外交政策利益”。被列入清单的这些企业,都不让用包括芯片在内的好多美国技术。
这个声明一公布,立马引起了全世界的关注。美国这么做,可不只是想打压咱们超算的发展,背后还透露出一个信息。你看,美国一直觉得自己是全球的霸主,行事风格那叫一个霸道。只要哪个国家在某些领域有赶超他们的趋势,他们就会各种制裁、打压。这次公然把咱们 7 个超算实体拒之门外,说白了,就是他们心里 “怕了”。
为啥美国会怕咱们的超算呢?咱们的超算到底有多厉害?在讲这个之前,我得先给大家简单唠唠超算的起源。
在 1940 年,二战打得正激烈,美军在前线急需先进的火炮。但研发火炮需要大量精准的计算,为了打赢这场战争,美国赶紧组建项目,全国上下齐心协力搞研发。这里面有个特别厉害的人物,叫冯・诺依曼,他是曼哈顿计划的高级顾问,被大家称作 “数学奇才”,后来还被叫做 “现代计算机之父”。
到了 1946 年 2 月 14 日,世界上第一台电子计算机 ENIAC 诞生啦!这台计算机体型特别庞大,不过它的计算能力可强了,1 秒钟能进行 400 次乘法运算,或者 5000 次加法运算。这速度,比当时用继电器运转的机电式计算机快 1000 倍,比手工计算快 20 万倍呢!
在现在看来,这好像不算啥,但在当时那个年代,它简直就是 “大国重器”。美国靠着 ENIAC 强大的算力,在能源、科学、经济、国防等好多领域都发展得特别快。后来 ENIAC 不断升级,性能越来越强,超算的概念也慢慢有了,但那时候超算还没正式出现在大家眼前。
直到 1991 年那场著名的海湾战争,超算才第一次在世界舞台上展示了它的厉害。
在那一年,大家对战争有了新的认识,知道了啥是 “信息化战争”。要是说那些先进武器是美国在明面上获胜的原因,那超算就是背后让美国走向胜利的关键因素。从那以后,超算就成了各个国家都争着研究的热门方向。
看到这儿,可能有人会有点迷糊,超算到底是啥?它就只是超级计算机这么简单吗?
其实啊,超算不管是性能还是功能,和咱们平时用的计算机那可差太多了。超算,从名字就能看出来,它的计算速度超级快,能高效地处理大量的数据。就拿咱们国家的 “神威・太湖之光” 来说,它的计算速度每秒能达到 9.3 亿亿次。运行一分钟处理的计算量,相当于 200 多万台普通电脑一起算,也相当于全球 72 亿人用计算机手工计算 32 年。
这强大的计算能力还只是超算的一个作用。有了这么快的计算速度,超算还能 “算天、算地、算人”。
比如说,超算能根据以前的天气变化,结合现在的天气数据,预测未来一周、一个月甚至两个月的天气。它还能进行地震模拟和预测,依靠超高的算力分析人类基因图谱,给药物研发提供可靠的数据。
不仅如此,超算还能模拟极端条件,用低成本、高效率的方式研发各种新型武器。美国是第一个把超算技术用到核武器模拟实验上的国家,确认可行后,就开始提倡 “人道主义”,让各国为了世界和平别再进行核试爆,这操作,真的是 “戏很足”。
除了核试爆,超算还能模拟风洞实验,给出特别精准的实验数据,这样能节省建立风洞的时间和成本。
毫不夸张地说,超算是保证一个国家战略地位的重要工具。谁拥有超算,谁就好像有了 “预知未来” 的能力。咱们国家当然不会放过这么强大的技术。可当我们想跟美国虚心请教的时候,人家直接拒绝,还各种嘲笑。
发现美国不愿意分享技术后,好多人就想,既然学不到,那咱们就买过来自己研究。想法挺好,可现实却很无奈。
上世纪 80 年代,咱们石油工业部花了大价钱从美国买了一台 IBM 大型机。结果呢,这台算力超强的计算机,我们根本控制不了。它被放在一个大玻璃柜子里,日常操作都是美国人安排的人在弄,钥匙也在他们手里,咱们作为买家,连碰都不让碰。
这也太憋屈了吧!为了不再受这种气,咱们国家决定自己搞研发。1983 年 12 月,国防科技大学成功研发出第一台每秒计算速度能达到 1 亿次以上的计算机 ——“银河”。从这时候起,咱们国家的超算研发就走上了国际舞台,而且发展得越来越好。
2010 年 8 月,“天河一号” 研制成功并投入使用。同年 11 月,“天河一号” 凭借超强的运算能力,第一次登上了全球超级计算机的榜首,打破了当时西方的垄断。
咱们国家超算技术发展得越来越好,这可让一向自视甚高的美国坐不住了。他们觉得自己的地位受到了威胁,就开始各种打压,断供核心 CPU 啥的。这时候我们也明白,如果核心 CPU 一直用美国的产品,那我们就会被他们牵着鼻子走。
于是,搭载着 40960 个国产神威 2610 众核处理器的神威・太湖之光诞生了。2016 年,神威・太湖之光拿下了全球超算榜首的位置。之后在超算领域,我们连续两年获得了超算界的 “诺贝尔奖”—— 戈登贝尔奖!
以前,美国在超算领域那可是 “独孤求败”,但现在世界格局变了,他们再也不能高高在上地俯视我们了。
美国肯定不甘心啊,为了扳回一局,2020 年他们宣布要研发 E 级超算,要建造 “酋长岩”“极光”“前沿” 三台 E 级超算,看着架势还挺足。但可别以为他们这样就能压住我们,早在 2018 年,我们就完成了 “天河三号”“神威”“曙光” 的 E 级原型机系统,已经把美国甩在后面啦!
现在在超算领域,E 级超算是传统计算机的顶点,以后中美在超算方面的竞争,主要就集中在 E 级超算上。在这方面,我们虽然不能保证绝对碾压,但在另一个计算领域,我们可是世界最强,那就是量子计算!
随着科技的发展,芯片变得越来越小,性能却越来越高。传统计算机的计算速度,肯定会受到芯片发展的影响。就拿现在最厉害的超算来说,解一个 10 的 24 次方的方程组,大概需要 100 年才能算出答案。但要是用量子计算机,只需要 0.01 秒。
可能有人觉得我在吹牛,哪有计算机这么厉害。还真有!2020 年,中国科大的科研团队成功研制出一台 76 个光子的量子计算机原型,叫 “九章”。
“九章” 利用量子特有的 “叠加状态”,计算速度比传统计算机快太多了。比如说,在求解 5000 万个样本的 “高斯玻色取样” 时,现在世界上最快的超算 “富岳” 需要 6 亿年,咱们国家最快的超算 “神威・太湖之光” 需要 25 亿年,而 “九章” 只需要 200 秒,比 “富岳” 快了 100 万亿倍,这运算能力简直逆天!
既然我们有了量子计算机这个厉害的东西,为啥还要继续研发超算呢?其实啊,超算和量子计算机,就像火车和飞机。飞机虽然快,但不能完全取代火车。而且现在我们研制的量子计算机还处于 “原型机” 阶段,只能解决一些特定的问题,没办法像超算一样,在各个领域都能应用。
所以在未来,超算在很多领域还是很有用的,这就是我们为啥还在超算领域继续努力。
回顾过去,在计算机领域,我们一开始被拒之门外,但后来一步步实现了赶超,达到了别人难以企及的高度。这充分说明了咱们国家科研实力有多强。要是我们能更早地接触国际舞台,说不定现在世界格局都不一样啦!
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