超級(jí)計(jì)算機(jī)(Super computer)，是指能夠執(zhí)行一般個(gè)人電腦無(wú)法處理的大量資料與高速運(yùn)算的電腦。就超級(jí)計(jì)算機(jī)和普通計(jì)算機(jī)的組成而言，構(gòu)成組件基本相同，但在性能和規(guī)模方面卻有差異。超級(jí)計(jì)算機(jī)主要特點(diǎn)包含兩個(gè)方面：極大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量和極快速的數(shù)據(jù)處理速度，因此它可以在多種領(lǐng)域進(jìn)行一些人們或者普通計(jì)算機(jī)無(wú)法進(jìn)行的工作。

級(jí)計(jì)算機(jī)(巨型計(jì)算機(jī))是相對(duì)于大型計(jì)算機(jī)而言的一種運(yùn)算速度更高、存儲(chǔ)容量更大、功能更完善的計(jì)算機(jī)。它通常是指每秒中能運(yùn)算5000萬(wàn)次以上、存儲(chǔ)容量超過(guò)百萬(wàn)個(gè)字節(jié)的電子計(jì)算機(jī)。 [9] 超級(jí)計(jì)算機(jī)信息處理能力比個(gè)人計(jì)算機(jī)快一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上，它在密集計(jì)算、海量數(shù)據(jù)處理等領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。作為高性能計(jì)算技術(shù)產(chǎn)品的超級(jí)計(jì)算機(jī)，又稱(chēng)巨型機(jī)，是與高性能計(jì)算機(jī)或高端計(jì)算機(jī)相對(duì)應(yīng)的概念。

超級(jí)計(jì)算機(jī)具有很強(qiáng)的計(jì)算和處理數(shù)據(jù)的能力，主要特點(diǎn)表現(xiàn)為高速度和大容量，配有多種外部和外圍設(shè)備及豐富的、高功能的軟件系統(tǒng)。超級(jí)計(jì)算機(jī)采用渦輪式設(shè)計(jì)，每個(gè)刀片就是一個(gè)服務(wù)器，能實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，并可根據(jù)應(yīng)用需要隨時(shí)增減。以我國(guó)第一臺(tái)全部采用國(guó)產(chǎn)處理器構(gòu)建的“神威·太湖之光”為例，它的持續(xù)性能為9.3億億次/秒，峰值性能可以達(dá)到12.5億億次/秒。通過(guò)先進(jìn)的架構(gòu)和設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)和運(yùn)算的分開(kāi)，確保用戶(hù)數(shù)據(jù)、資料在軟件系統(tǒng)更新或CPU升級(jí)時(shí)不受任何影響，保障了存儲(chǔ)信息的安全，真正實(shí)現(xiàn)了保持長(zhǎng)時(shí)、高效、可靠的運(yùn)算并易于升級(jí)和維護(hù)的優(yōu)勢(shì)。

8月22日電 (記者劉霞)兩位科學(xué)家在最新一期《科學(xué)進(jìn)展》雜志上撰文提出了一種新的計(jì)算機(jī)制造方法：用液晶構(gòu)建計(jì)算機(jī)，這種計(jì)算機(jī)將使用分子的朝向來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，其計(jì)算方式類(lèi)似量子計(jì)算機(jī)，但比量子計(jì)算機(jī)更容易構(gòu)建，有望比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)處理更多信息。

來(lái)自斯洛文尼亞盧布爾雅那大學(xué)的伊格·科斯和美國(guó)麻省理工學(xué)院的約恩·鄧克爾提出了一個(gè)使用向列型液晶而非電子器件作為基本構(gòu)件建造新型計(jì)算機(jī)的方案。他們認(rèn)為，液晶中的漣漪和瑕疵，可用來(lái)制造這種新型計(jì)算機(jī)。

液晶由棒狀分子組成，這些分子能像流體一樣晃動(dòng)，但在向列型液晶中，這些分子大多彼此平行。對(duì)于電視屏幕等設(shè)備，在制造過(guò)程中必須去除朝向錯(cuò)誤方向的奇怪分子，但這些缺陷是構(gòu)建液晶計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵。

研究人員指出，在普通計(jì)算機(jī)內(nèi)，信息被存儲(chǔ)為一系列1和0，而在液晶計(jì)算機(jī)中，信息將被轉(zhuǎn)換成一系列有缺陷的朝向，根據(jù)朝向的不同，液晶缺陷可編碼為不同的值。電場(chǎng)可用來(lái)操縱分子進(jìn)行基本計(jì)算，類(lèi)似于普通計(jì)算機(jī)內(nèi)簡(jiǎn)單的邏輯門(mén)電路的工作方式，在所提出的新型計(jì)算機(jī)上，這些計(jì)算將顯示為在液體內(nèi)傳播的波紋。

因?yàn)橐壕в?jì)算機(jī)不會(huì)只使用0和1，所以它的一些計(jì)算將類(lèi)似于量子計(jì)算機(jī)的工作方式，量子計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)存儲(chǔ)單位量子比特可以為疊加狀態(tài)，因此可同時(shí)處理比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)更多信息。而且，由于液晶技術(shù)相當(dāng)先進(jìn)，用它們來(lái)構(gòu)建計(jì)算機(jī)或不會(huì)像構(gòu)建量子計(jì)算機(jī)那樣耗時(shí)。

研究人員指出，其他實(shí)驗(yàn)中已成功地用電場(chǎng)將液晶缺陷移動(dòng)并組裝成圖案，因此構(gòu)建向列型液晶計(jì)算機(jī)最基本的技術(shù)已經(jīng)存在。

在全球競(jìng)爭(zhēng)格局當(dāng)中，超級(jí)計(jì)算機(jī)一直是大國(guó)之間競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)之一，目前真正有能力加入超級(jí)計(jì)算機(jī)俱樂(lè)部的，也就那么幾個(gè)國(guó)家。

對(duì)于普通人來(lái)說(shuō)，超級(jí)計(jì)算機(jī)是一個(gè)非常遙遠(yuǎn)的事情，平時(shí)大家也用不到超級(jí)計(jì)算機(jī)，但是對(duì)于一個(gè)國(guó)家來(lái)說(shuō)，超級(jí)計(jì)算機(jī)具有非常重要的戰(zhàn)略意義。

超級(jí)計(jì)算機(jī)擁有強(qiáng)大的計(jì)算和處理數(shù)據(jù)的能力，它的計(jì)算能力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)普通的計(jì)算機(jī)。

正因?yàn)槌?jí)計(jì)算機(jī)具有強(qiáng)大的處理能力，它在科學(xué)研究、模擬實(shí)驗(yàn)、天氣預(yù)測(cè)、航空航天、軍事、生活服務(wù)、工業(yè)制造等方面都具有非常重要的作用。

比如我國(guó)在2011年發(fā)射天宮一號(hào)空間站之前，就利用“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行了大規(guī)模并行模擬，為天宮一號(hào)飛行試驗(yàn)提供重要數(shù)據(jù)支持。

也正因?yàn)槌?jí)計(jì)算機(jī)具有廣泛的應(yīng)用，所以目前一些大國(guó)都非常重視對(duì)超級(jí)計(jì)算機(jī)的投入，而且超級(jí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力也越來(lái)越強(qiáng)。

美國(guó)當(dāng)?shù)貢r(shí)間5月30日，國(guó)際超算組織宣布，位于美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的超級(jí)計(jì)算機(jī)Frontier在第59屆、2022年國(guó)際超算Top500名單中勇奪榜首，其運(yùn)算速度達(dá)到每秒1.1百億億次，這也是目前在國(guó)際上公布的首臺(tái)取得每秒百億億次運(yùn)算性能的計(jì)算機(jī)。

排在美國(guó)之后的是日本，由富士通建造、安裝在日本神戶(hù)RIKEN計(jì)算科學(xué)中心的富岳(Fugaku)超級(jí)計(jì)算機(jī)，其運(yùn)速達(dá)到每秒44.2億億次;

排在第3位的是位于芬蘭的LUMI超級(jí)計(jì)算機(jī)，其運(yùn)速達(dá)到15.19億億次(這個(gè)超級(jí)計(jì)算機(jī)隸屬歐洲高性能計(jì)算聯(lián)合事業(yè)部) 。

另外排在第4和第5位的超算分別是美國(guó)的頂點(diǎn)和山脊。

而在超級(jí)計(jì)算機(jī)全球排名前十當(dāng)中，中國(guó)有兩個(gè)上榜，分別是排在第六位的神威.太湖之光以及排在第9位的天河2號(hào)。

其中神威.太湖之光的運(yùn)速為每秒9.3億億次，天河2號(hào)的運(yùn)速為每秒6.144億億次。

中美兩國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)對(duì)比。

看到目前全球超級(jí)計(jì)算機(jī)排名當(dāng)中，前5被美國(guó)、日本和歐洲占據(jù)，而中國(guó)最強(qiáng)的超算只能排在全球第6位，而且運(yùn)速要遠(yuǎn)低于美國(guó)Frontier，中國(guó)網(wǎng)友或多或少都會(huì)有一些失望。

但大家也不用過(guò)于氣餒，從整體來(lái)說(shuō)，其實(shí)目前我國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)的實(shí)力還是很強(qiáng)的，而且跟美國(guó)的差距也一直不斷縮小。

要知道我國(guó)的超級(jí)計(jì)算機(jī)起步是相對(duì)比較晚的，在上世紀(jì)80年代，我國(guó)因?yàn)闆](méi)有超級(jí)計(jì)算機(jī)而受到歐美的一些限制。

比如上世紀(jì)80年代初，當(dāng)時(shí)我國(guó)的石油工業(yè)部向美國(guó)購(gòu)買(mǎi)了一臺(tái)IBM大型機(jī)，雖然經(jīng)過(guò)一系列的交涉，美國(guó)最終同意出售，但我們的科研人員并不能隨意使用。

當(dāng)時(shí)美國(guó)為了防止技術(shù)泄露，要求中國(guó)把這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)關(guān)在一座透明的玻璃房子內(nèi)，并進(jìn)行24小時(shí)監(jiān)控，禁止隨意進(jìn)入。

看到美國(guó)這種做法，我國(guó)科技人員哪咽得下這口氣，所以我國(guó)就開(kāi)始攻克超級(jí)計(jì)算機(jī)難題，最終在1983年，第一臺(tái)億次巨型計(jì)算機(jī)銀河1號(hào)研制成功，我國(guó)也成為繼美日之后，第三個(gè)能夠獨(dú)立研究超級(jí)計(jì)算機(jī)的國(guó)家。

而且經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展之后，我國(guó)的超級(jí)計(jì)算機(jī)已經(jīng)不斷縮小跟美國(guó)和日本的差距，甚至一度超越美國(guó)和日本。

雖然目前美國(guó)的超級(jí)計(jì)算機(jī)奪回了全球第一的位置，但他們也不敢永遠(yuǎn)保證處于第一。

比如2010年我國(guó)天河一號(hào)超級(jí)計(jì)算機(jī)成功研制，以每秒4700萬(wàn)億次的速度一舉超越了美國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)美洲虎，成為了世界運(yùn)算速度最快的計(jì)算機(jī)。

超級(jí)計(jì)算機(jī)在未來(lái)的人類(lèi)科技發(fā)展中具有不可替代的作用，可以在方方面面大顯神威。

在提及超級(jí)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用前景中，大家普遍會(huì)舉一個(gè)例子，那就是模擬地球的氣象。我們知道，地球的大氣是一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)，任何微小的變化都有可能帶來(lái)巨大的影響，比如蝴蝶效應(yīng)。如果我們能夠利用超級(jí)計(jì)算機(jī)處理全球氣象衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，那么就可以模擬大氣、海洋等系統(tǒng)的變化，預(yù)測(cè)海嘯甚至是地震等自然災(zāi)害的發(fā)生概率。

在航天航空領(lǐng)域，超級(jí)計(jì)算機(jī)也有許多發(fā)揮的空間。在飛機(jī)研制的過(guò)程中，超級(jí)計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué)、電磁模擬等方面的計(jì)算，提高研發(fā)效率。還有我國(guó)在2011年發(fā)射天宮一號(hào)空間站之前，就曾經(jīng)利用“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行了大規(guī)模并行模擬，為天宮一號(hào)飛行試驗(yàn)提供重要數(shù)據(jù)支持。

甚至目前肆虐全球的新冠疫情，也需要人類(lèi)借助超級(jí)計(jì)算機(jī)的力量來(lái)對(duì)抗。我國(guó)科學(xué)家利用超級(jí)計(jì)算機(jī)對(duì)新冠病毒進(jìn)行基因測(cè)序，成功地讓我們成為了最早研發(fā)出新冠疫苗的國(guó)家之一。

看得出來(lái)，超級(jí)計(jì)算機(jī)對(duì)于一個(gè)國(guó)家未來(lái)的科技發(fā)展至關(guān)重要，所以每一個(gè)有一定實(shí)力的國(guó)家都會(huì)發(fā)展這個(gè)技術(shù)，我國(guó)也不例外。

眾所周知，西方國(guó)家對(duì)于我國(guó)的科技發(fā)展一直采取封鎖態(tài)度，超算領(lǐng)域也不例外。上個(gè)世紀(jì)，我國(guó)曾經(jīng)進(jìn)口了一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)。然而，這臺(tái)被放置在我國(guó)土地上的超級(jí)計(jì)算機(jī)，我國(guó)科學(xué)家卻不能觸碰，只能把數(shù)據(jù)給外國(guó)人，讓外國(guó)人計(jì)算后提供結(jié)果。因此，我國(guó)迫切需要自己的能力，來(lái)建造真正屬于我們的超級(jí)計(jì)算機(jī)。