相信大家在日常生活中都或多或少聽說過

“超級計算機”

這個高階名詞，很多媒體也在持續追蹤和報道我國超級計算機的研究成果。我國在超級計算機領域究竟有多厲害呢？

從2020-2022這三年公佈的世界超級計算機TOP500榜單來看，日本“富嶽（Fugaku）”超級計算機已實現三連冠，隨後的二、三名由美國超級計算機“頂點（Summit）和“山脊”（Sierra）”連續把持，我國“神威·太湖之光”超級計算機穩居第四，我國另外一臺超級計算機“天河二號”則排名第七。而在2010年到2015年，我國的“天河一號”和“天河二號”曾實現世界超級計算機500強榜單“六連冠”，“神威·太湖之光”則在2016年和2017年間登頂世界超級計算機排行榜。

那麼，什麼是超級計算機？超級計算機可以被運用到哪些領域？我國在超級計算機領域又存在哪些瓶頸和挑戰呢？

1. 什麼是超級計算機

1. 什麼是超級計算機

從功能上來看，它和普通計算機沒有什麼區別，都是輸入資料，然後給出計算結果。兩者的構成元件也基本相同。

但是從效率和規模上來看，超級計算機遠超普通計算機，

1. 什麼是超級計算機

以我國首次用國產晶片製造的“神威·太湖之光”為例，它總共有40960塊申威26010眾核處理器。雖然單個處理器只有一個相機SD儲存卡的大小，但卻蘊含著巨大的計算能力，該處理器峰值效能為12。54京次/秒，持續效能為9。3京次/秒（1京為1億億）。

超級計算機（Super computer）是一種超大型電子計算機。

具有超快的資料處理速度和超大的資料儲存空間。

也正是因為構成元件數量如此之多，

超級計算機佔地面積十

如“神威·太湖之光”佔地面積近千平方米，由40個運算機櫃和8個網路機櫃組成，一臺機櫃則包含1024塊處理器。從外面看上去，

分

超級計算機的功耗也是千千瓦級別的。而常見的個人計算機只有幾百瓦的功耗。

大。

舉一個更加直觀的例子，一臺超級計算機的能耗相當於一列以350公里時速行進的高鐵。

一臺超級計算機佔據的空間跟一間房子甚至一幢樓差不多。

如由170個機櫃組成的我國超級計算機“天河二號”，就包含有24個儲存機櫃，記憶體總容量達1200T，儲存總容量則高達11PB（1PB的容量約為104萬GB）。

超級計算機的能耗相當於十萬臺個人電腦的能耗，

超級計算機被運用在軍用和民用領域的諸多方面。

超級計算機的儲存空間也十分巨大。

超級計算機可以解決許多挑戰性問題，比如核試驗模擬、石油勘探、氣象預報、農業育種、醫療服務、新藥研製、動漫渲染、材料設計、金融計算等。

由中國科學家領銜的宇宙中微子數值模擬國際團隊，曾在“天河二號”超級計算機系統上成功完成了30萬億粒子數的宇宙中微子和暗物質數值模擬，揭示了宇宙大爆炸1600萬年之後至今137億年的漫長演化過程。

2. 超級計算機的應用

在超級計算機上進行虛擬實驗，甚至虛擬現實，可以用來輔助或者代替現實中的實驗。

在軍工領域，

2. 超級計算機的應用

在研製飛機的時候，利用超級計算機來完成氣動與結構設計。超級計算機的強大運算量使得虛擬實驗突破了理論和實驗研究的極限，加快研究程序的同時還顯著降低了費用。超級計算機在國防和科技方面都是一個重要支點，因此，稱其為“國之重器”也不為過。

隨著科學技術的不斷進步，演進成為緊湊資訊處理裝置的超級計算機已融入了生產生活的方方面面，

2. 超級計算機的應用

在經濟和社會領域，資料探勘可以分析人們的消費習慣，由此得到的研究成果可以提高執行效率。

廣泛存在的超級計算和與它緊密聯絡的智慧製造、虛擬現實等技術和新興產業將給人們提供一個“虛實難辨”的視角，為未來帶來更多的創造可能。

凡是需要大規模數值模擬計算和大規模資料分析的情形都可以利用超級計算機進行加速。

20世紀90年代開始，超級計算機隨著商品化通用處理器的快速發展而不斷升級。2000年以來，採用商品化通用硬體構建超級計算機的數量最高時達到超級計算機總量的90%以上。但是，這些按照“商品化硬體-軟體-應用”流程而研製的機器也遇到了新的挑戰。

首先，商品化通用軟硬體並不能十分有針對性地處理專業領域中計算難度比較大的問題，導致超級計算機在處理這些問題的時候

超級計算機為許多研究領域帶來了全新的研究手段。

同時，超級計算機的能量消耗不斷提升，但

計算機模擬的核爆炸完全代替了核實驗。

此外，超級計算機

構建了由雲計算、物聯網、智慧裝置相互締結的網路。

，也是阻礙其得到更廣泛應用的挑戰之一。

可以預見的是，世界超級計算機技術扔處於革新風暴之中，隨著我國科學家們不斷加大硬、軟體的研發，我國的超級計算機技術將持續穩步推進，創造新的成果。