中国超级计算机震动美国 战略意义备受各界关注

有望成为新科“世界冠军”的“天河一号A” （图片来源：国际在线）

“天河一号A”有望超越美国计算机，成为世界第一，其战略意义重大

本报记者/徐方清

11月1日是“世界最快计算机500强”新一期榜单评选的截止日期，榜单评选结果也将于本周揭晓。尽管结果尚未出炉，但这个由美国田纳西大学创新计算机实验室每半年发布一次的榜单却受到了美国不少主流媒体前所未有的高度关注。因为有美国专家预测称，中国研制的每秒钟能进行2507万亿次计算的超级计算机“天河一号A”可能取代独占鳌头多年的美国同类产品，成为世界超级计算机领域的“新科冠军”，这让一些美国媒体惊呼：“中国以令人惊异的速度实现了一次对美国的赶超！”

10月28日，美国最有影响力的报纸《纽约时报》在头版显著位置刊发报道。文中称，中国已经把最快超级计算机的头衔从美国抢了过去，“中国正在由一个超级计算机领域的后起者转变成‘超级大国’。”

“中国威胁论”的新注脚

超级计算机通常是指由数百数千甚至更多的处理器（机）组成的、能计算普通PC机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机。关于超级计算机的速度，业内有一个很形象的比喻，如果说普通计算机的运算速度和人类的奔跑速度一样快的话，那么超级计算机的运算速度就相当于火箭的速度。

因为能解决诸如国防、能源、金融和科学等涉及重大国家利益领域内的关键问题，超级计算机一向被视作是国家科技发展水平和综合国力的一个重要标志、国家自豪感的一个重要来源，而各国间在超级计算机研制方面展开的竞争也被称作是计算机行业的“王者之争”。除了2002年曾短暂被日本超越，美国向来是这个领域内的霸主，其他位列“第一集团”名单的还有德、法、英等世界诸强。

正如美国媒体所言，中国确实是超级计算机行业的“后起之秀”。中国真正重视超级计算机的研制并加大这方面的投入也就是最近10年来的事。2008年6月，美国IBM推出名为“走鹃”(Roadrunner)的超级计算机，把世界超级计算机的速度从百万亿次带入了千万亿次时代。当时，国产超级计算机的速度刚突破每秒钟10万亿次没多久。

但仅仅两年多之后，美国田纳西大学计算机专家、负责编辑超级计算机官方排行榜的杰克·唐加拉近日称，根据用于测量计算机处理数学运算标准测试的测算，“天河一号A”超级计算机的速度是目前最快计算机的1.4倍。唐加拉说：“我们要到11月1日才会截止评选，但我认为我们不太可能看到比‘天河一号A’更快的计算机了。”

“天河一号”超级计算机系统采用了“飞腾-1000”高性能多核微处理器。中广军事记者孙利 摄

唐加拉的这番预测引发了美国不少主流媒体的一片惊呼声。美国《华尔街日报》随后发表的报道称，中国新研制的超级计算机系统的性能有望在全球夺魁，再次显示出中国日益强大的科技实力可能给美国竞争力与国家安全带来的挑战。《纽约时报》的评论则说，“中国拥有了挑战美国的新优势”。《美国之音》网站上的一则评论更是将之作为“中国威胁论”的新注脚，“超级计算机上的速度优势会推动中国在尖端军事技术上的快速提升，这对美国和世界都是个不安和危险的信号”。

战略意义非同小可

对于美国媒体发出的这种声音，有分析人士指出，这些媒体有“小题大做”之嫌。究其原因，一方面这和美国难以释怀的霸主心态有关，“自己当惯了老大，就见不得别人比自己强”；另一方面，对于一个国家来说，不论是用在民用领域和军事领域，超级计算机都确实具有重要的战略意义。

国防科技大学教授窦文华曾对媒体表示，千万亿次计算机的出现，为中国高科技计划的实施提供了一个更为广阔的平台。某些特殊领域的现实需求，已经超出了目前已投入运行的超级计算机的能力。比如气候预报、环境控制、飞行器设计、系统生物学等领域，都需要千万亿次甚至更高性能的计算机。

“天河一号A”在军事和国防上也具有非同小可的用途和战略功能。军事科学院世界军事研究所副研究员赵小卓在接受《世界新闻报》记者采访时指出，超级计算机运算速度的提高对于信息安全、核试验等需要尖端技术来支撑的军事领域来说，都具有重要作用。

资料图：当前世界最快的计算机——美国能源部橡树岭国家核实验室的Jaguar(美洲豹)，主要供模拟核试验和计算美国现有核武器储存可靠性所用。

 赵小卓告诉记者，以核试验为例，现在很多的核试验都是模拟核试验，而不可能完全采用试爆的方式，那样造成的破坏以及面临的国际舆论压力会非常大。比如美国9月15日在内华达州地下约300米的一处实验室实施的亚临界核试验，就是将这种实验室里得出来的数据和以前很多核试验的数据综合在一起，运用数学模型进行分析，然后得出来的参数和通过核试爆的效果基本上是相同的。而这就需要借助于超级计算机的强大而且快速的运算能力。

超级计算机运算能力的提高在国防上还可以使更为精密的作战模拟成为现实，比如可以根据现实情况预设成千上万种作战方案，然后通过计算和分析得出最优化的方案。运算能力越强，可以预设的作战方案也就越多，计算也就能越快，分析出来的结果也就越接近于实战的参数。此外，超级计算机的运算能力越强，也就意味着信息安全领域的通讯加密和破译能力越强。

更激烈竞争在后头

虽然中国有可能在即将发布的最新“世界最快计算机500强”榜单上坐上头席，但从总体上看，美国在超级计算机领域内的霸主地位仍不可动摇。

在今年上半年世界超级计算机10强的排名中，美国占7台、中国两台。而在500强的排名清单中，美国有多达282台上榜，这个数量相比去年11月排名清单中的277台，有增无减。而在总投入与数量方面，不仅美国依然占据着巨大的优势，欧盟的实力也在中国之上。

2010年6月的全球超级计算机榜单，第一栏为名次，第二栏为计算机拥有者，第三栏为计算机名称及配置，第四栏为微处理器核心数量，第五栏为实测最高计算能力，第六栏为纯理论性能。值得注意的是，“星云”的理论计算能力是最高的，逼近3000万亿次。去年11月排名第5的，由中国国防科技大学推出的天河一号（563.1TFLOPS），此次排名降到了第7位。 

对于“天河一号A”而言，其目前的优势主要体现在运算速度上。而其很多核心部件都还使用的是由美国公司制造的产品，包括使用了7168个由美国英伟达(NVIDIA)公司生产的图像处理器GPU。英伟达公司公关部经理亨伯就曾表示，从数量和总体性能方面来看，美国依然是超级计算机领域里毫无争议的“老大”。但“天河一号A”的意义在于，它象征着优化科学竞赛的开始。这个竞赛不仅仅是提高运算速度、提高容量和指标，而是真正满足科研的需求，这套系统是开启这种竞争的催化剂。

更激烈的竞争还在后头。美国著名计算机设计师史蒂夫·沃利奇表说：“世界不会停止脚步，中国的赶超只是暂时的情况”。

目前，各国都在着手研发亿亿级超级计算机。早在2006年，日本文部科学省就开始致力研制新一代超级计算机，希望于2012年率先研制出亿亿级超级计算机。美国国防部高级研究计划局也在紧锣密鼓地研制亿亿级超级计算机，计划将于2018年研制成功。欧盟虽然没有公布具体的时间表，但其研发也在悄然进行中。

天河一号千万亿次超级计算机系统 何书远摄

编辑点评：“天河一号A” 孤单如刘翔

关于“天河一号A”超级计算机有望成为“世界最快计算机500强”新一期榜单上的“头号选手”，有人将之比喻为：这如同未受伤前的刘翔孤单地领跑在110米栏的跑道上。还有人说，刘翔的身后还时常跟着一个史冬鹏。但这只是对于110米栏而言，刘翔的孤单更在于，中国在田径项目上整体实力的落后。

“天河一号A”也并非形单影只，和它一起走在世界前列的还有中国高铁，还有中国新能源领域的一些先进技术等。但在竞争激烈的世界科技的竞技场上，“中国军团”的实力依然比较薄弱，他们的身影依然显得孤单。

单就“天河一号A”而言，其目前的实力并不足以保证它在这个项目上长居首席，即便这次真的成了“世界最快计算机500强”的第一。美国舆论关于“中国赶超美国”的鼓噪显然另有用意，而对于中国来说，“天河一号A”的意义实际上在于，它标志着中国在这个领域进入了世界的“第一集团”。

接下来，我们要做的不是不惜代价保住第一，这不现实，美国整体实力上的优势太大。我们要有平静面对第二甚至第三、第四的心态，但我们一定要努力确保，不从“第一集团”中掉出来。

别像刘翔那样遭受伤病的侵袭，这是最起码的保障。更可靠的保障是，让能和“天河一号A”一样走在世界前列的“中国科技军团”的规模越来越庞大。

2010年6月的全球超级计算机500强榜单，按台数统计的国家比率，美国以282套占一半以上。中国内地本次有24套系统上榜，与德国持平，位列英国(38)、法国(29)之后，另外中国香港也有一套系统入围，中国台湾则已从榜上消失。

2010年6月的全球超级计算机500强榜单，按计算能力统计的国家比率，中国虽然台数并不多，但计算能力却排在世界第二(9.2%)，但仍然远落后于美国（55.4%）。

各国超级计算机相对计算能力发展趋势，可以注意到两点，一是(黑框内)曾显赫一时的日本在2005年后，特别是近两年，迅速走向衰落；二是(红框内)中国在2007年后迅速崛起。在这背后 ，经济实力是一个重要指标。 

2010年6月的全球超级计算机500强榜单，按台数统计的制造商份额比率

2010年6月的全球超级计算机500强榜单，按计算能力统计的制造商比率，IBM、HP、Cray(克雷)列前三 

Roadrunner（走鹃）是一套由IBM为美国能源部建立的超级计算机，耗资1.33亿美元。在2008年5月25日，此电脑的运算能力达到1026万亿次，成为第一台持续运算能力超过千万亿次的超级计算机。此电脑安放在新墨西哥州的洛斯-阿拉莫斯国家核实验室，以新墨西哥州州鸟走鹃命名。主要供模拟核试验和计算美国现有核武器储存可靠性所用。

Roadrunner共有6912颗AMD Opteron双核心CPU以及12960颗PowerX Cell 8i处理器，一共用了296个机柜，内存加起来有51.8TB。实测峰值计算能力1105万亿次，理论硬件能力1456万亿次。使用的是RedHat Enterprise Linux，并装有xCAT分布式运算软件。

2009年2月4日，IBM称将为美国能源部再研制更强大的Sequoia(加州红杉)计算机，运算速度要达到20000万亿次，将放置在加州的劳伦斯-利弗莫尔国家核实验室，预计于2011年建设完成。 当前世界最快的计算机：美国能源部橡树岭国家核实验室的Jaguar(美洲豹)。Jaguar系统主要使用Cray XT5机柜。每个机柜内有4个节点，节点采用了2个AMD 四核皓龙2435“Istanbul”处理器，16GB DDR2-800内存。全部机柜总共37376颗处理器，224256个核心，362TB的高速内存。 

高性能计算机“星云”的模块基于曙光TC3600，这是全球第一款符合SSI开放性标准的刀片式服务器(指卡式的服务器单元，在机架式机箱内可插装多个刀片，实现高密度)，该刀片系统为每个计算“刀片”配备了两颗四核Intel Xeon5500/5600处理器，12个内存插槽(最高可插8G内存，共96G内存)。一组服务器共拥有10个计算“刀片”。星云系统基于曙光公司自己的TC3600刀片服务器，采用英特尔至强X5650六核处理器，另外还搭配了NVIDIA基于Fermi架构的Tesla C2050 GPU加速单元，共120640个核心。

上一代基于曙光TC2600刀片服务器的曙光5000巨型机“魔方”2009年已落户上海超级计算中心，“星云”的组合架构与其类似(资料图)

1983年11月诞生的银河Ⅰ号计算机，是中国第一台自行研制的亿次巨型电子计算机。它的研制成功，向全世界宣布：中国成了继美、日等国之后，能够独立设计和制造巨型机的国家(资料图)。