林子雨編著《大數(shù)據(jù)技術(shù)原理與應(yīng)用（第3版）》課程思政中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)逆襲之路【思政元素】工匠精神，自立更生、艱苦奮斗、大力協(xié)同、勇于攀登、自信自強(qiáng)的民族精神超級(jí)計(jì)算機(jī)的概念首先說(shuō)一下什么是超級(jí)計(jì)算機(jī)。超級(jí)計(jì)算機(jī)就是具有超量級(jí)計(jì)算能力的機(jī)器，簡(jiǎn)單打個(gè)比方，就拿我們的個(gè)人電腦而言，它的性能已經(jīng)很強(qiáng)大了，可以完成很多人力無(wú)法完成的工作，但是如果這個(gè)使用者是國(guó)家，要處理很龐大的計(jì)算，像這樣的個(gè)人電腦就完全不夠用了，最簡(jiǎn)單的解決辦法就是將成千上萬(wàn)臺(tái)電腦連接在一起，讓它們一起用功，將性能發(fā)揮到最大，而這些計(jì)算機(jī)疊加在一起的集群，就是超級(jí)計(jì)算機(jī)。==============================超級(jí)計(jì)算機(jī)的用途那超級(jí)計(jì)算機(jī)主要是用來(lái)做什么呢？當(dāng)然不僅僅是計(jì)算機(jī)，超級(jí)計(jì)算機(jī)的地位，不亞于衛(wèi)星，同樣是國(guó)之重器。它廣泛應(yīng)用于模擬核實(shí)驗(yàn)、生物醫(yī)藥、新材料研究、天氣預(yù)報(bào)、太空探索、人類(lèi)基因測(cè)序等領(lǐng)域，還有最主要的一項(xiàng)是有利于建立聯(lián)合作戰(zhàn)的戰(zhàn)爭(zhēng)模擬系統(tǒng)，可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，搭建起士兵訓(xùn)練的模擬環(huán)境，模擬計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以模擬敵方的地理數(shù)據(jù)，戰(zhàn)機(jī)性能、軍艦性能、坦克性能等，對(duì)士兵進(jìn)行有針對(duì)性的訓(xùn)練，從而節(jié)約大量成本。不過(guò)，超級(jí)計(jì)算機(jī)最早是被美國(guó)發(fā)明出來(lái)的，而且美國(guó)曾經(jīng)一度做到了全球的壟斷，那中國(guó)是什么時(shí)候擁有自己的超級(jí)計(jì)算機(jī)的呢？==============================中國(guó)在超算領(lǐng)域的的屈辱這就不得不說(shuō)在上世紀(jì)80年代，最先盯上超級(jí)計(jì)算機(jī)的是中國(guó)石油工業(yè)部，為了更好地進(jìn)行勘探，中國(guó)石油工業(yè)部斥巨資向美國(guó)購(gòu)買(mǎi)了一臺(tái)IBM大型計(jì)算機(jī)，然而，東西雖然買(mǎi)過(guò)來(lái)了，但是美國(guó)為了封鎖超級(jí)計(jì)算機(jī)的核心技術(shù)，并沒(méi)有將使用的自由權(quán)交給中國(guó)。美國(guó)在這件事上做得很過(guò)分，他們?yōu)榱瞬蛔尯诵募夹g(shù)泄密，讓這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)安置在一個(gè)透明的玻璃房中，要求中國(guó)的科研人員在使用超級(jí)計(jì)算機(jī)的時(shí)候，被美國(guó)全程監(jiān)控，還不僅僅這樣，中國(guó)的科研人員研究出來(lái)的內(nèi)容，要交給美國(guó)審查，擺明了就是想要得到中國(guó)的研究成果，看中國(guó)發(fā)展到什么地步，要研究什么內(nèi)容，而且連計(jì)算機(jī)的啟動(dòng)密碼和機(jī)房鑰匙也在美國(guó)手中。這就是中國(guó)在超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的“玻璃房”事件，也是中國(guó)在超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域受到的巨大侮辱之一，這成為每一個(gè)中國(guó)科研工作者永遠(yuǎn)的傷疤。==============================中國(guó)在超算領(lǐng)域的的發(fā)展于是，就在1986年，863計(jì)劃實(shí)施之后，中國(guó)開(kāi)始了超級(jí)計(jì)算機(jī)的研發(fā)之路。從1986年到2016年這三十年的時(shí)間里，無(wú)數(shù)的超級(jí)計(jì)算機(jī)工作者投入到這項(xiàng)偉大的工程中，中國(guó)也在超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域全面開(kāi)花，前后有國(guó)防科技大學(xué)的銀河系列、天河系列，中科院的曙光系列，聯(lián)想的深騰系列，無(wú)錫江南計(jì)算機(jī)研究所的神威系列，都曾一度霸榜世界第一的位置，讓世界驚嘆中國(guó)在超算領(lǐng)域的彎道超車(chē)表現(xiàn)。==============================以下是一些標(biāo)志性的時(shí)間節(jié)點(diǎn)：2004年，中科院成功研制“曙光4000”十萬(wàn)億次計(jì)算，進(jìn)入世界超算500強(qiáng)前十。2008年，中科院成功研制“曙光5000”百億次計(jì)算機(jī)，同樣進(jìn)入世界超算500強(qiáng)前十。2009年，國(guó)防科技大學(xué)成功研制“天河一號(hào)”千萬(wàn)億次計(jì)算機(jī)，我國(guó)也成為了第二個(gè)可以成功研制千萬(wàn)億次計(jì)算機(jī)的國(guó)家。2010年6月，中科院成功研制“星云”千萬(wàn)億次計(jì)算機(jī)，成為世界超算500強(qiáng)第二名。同年11月，國(guó)防科技大學(xué)升級(jí)的“天河-1A”系統(tǒng)，成為了世界超算500強(qiáng)第一名。2010年底，江南計(jì)算機(jī)研究所的“神威·藍(lán)光”成為第一個(gè)全部采用國(guó)產(chǎn)CPU，同時(shí)實(shí)現(xiàn)千萬(wàn)億次計(jì)算的超級(jí)計(jì)算機(jī)。2013年6月開(kāi)始，國(guó)防科技大學(xué)的“天河二號(hào)”，連續(xù)六次位居世界超算500強(qiáng)第一名。2016年年底，第一次由全國(guó)產(chǎn)CPU制造的“神威·太湖之光”取代第一的位置，并連續(xù)四年霸占世界超算500強(qiáng)榜首。怎么樣，中國(guó)超級(jí)計(jì)算的這些戰(zhàn)績(jī)是否讓你滿意？從沒(méi)有技術(shù)到掌握核心技術(shù)，從世界小白變?yōu)槭澜绯?jí)計(jì)算機(jī)天花板的存在，中國(guó)再次向世界證明了中國(guó)的實(shí)力，成功洗刷掉“玻璃房”事件帶給中國(guó)的屈辱，用三十多年的時(shí)間，無(wú)數(shù)的科研工作者用血和汗水換來(lái)的是中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)響當(dāng)當(dāng)?shù)臉s譽(yù)。==============================中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)的質(zhì)疑榮譽(yù)之后，質(zhì)疑聲又再次響起。蟬聯(lián)四年世界超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)第一名的“神威·太湖之光”，在2020年被反超。日本的富岳超級(jí)計(jì)算機(jī)異軍突起，成功奪得榜首，而中國(guó)的“神威·太湖之光”也滑落至第四名。一日之間，日本超級(jí)計(jì)算機(jī)為什么會(huì)超越中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)的話題鋪天蓋地的襲來(lái)，逐漸有質(zhì)疑聲傳來(lái)，中國(guó)還能否重回榜首？中國(guó)的超級(jí)計(jì)算機(jī)真的比不上日美嗎？這里就來(lái)告訴大家，為什么中國(guó)“神威·太湖之光”為什么會(huì)跌落至第四名。首先先向大家說(shuō)明的是，從這個(gè)500強(qiáng)的榜單來(lái)看，排名之間的更替是很正常的現(xiàn)象，而且中國(guó)的“神威·太湖之光”已經(jīng)連續(xù)霸占榜首四年，喘口氣也是正常的，不需要過(guò)度在意。其次，每個(gè)國(guó)家超級(jí)計(jì)算機(jī)的實(shí)力如何，并不是只看排名，看得更多的是在這個(gè)榜單中，一個(gè)國(guó)家能排進(jìn)前五百的超級(jí)計(jì)算機(jī)數(shù)目。以中國(guó)與美國(guó)為例：2016年，在全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)中，中國(guó)占有167個(gè)席位，美國(guó)占有165個(gè)席位；2020年，在全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)中，中國(guó)占有的席位上升至226個(gè)席位，美國(guó)占有的席位下降至109個(gè)席位。孰強(qiáng)孰弱，一眼便知。==============================接著來(lái)說(shuō)中國(guó)的“神威·太湖之光”排名下滑的問(wèn)題。原因有四點(diǎn)：其一：在2015年，美國(guó)為了限制中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，斷供了中國(guó)所需要的至強(qiáng)芯片。其實(shí)在2016年以前，中國(guó)在超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域一直使用的是美國(guó)的至強(qiáng)芯片，在美國(guó)斷供之后，中國(guó)開(kāi)始了對(duì)超級(jí)計(jì)算機(jī)芯片的研發(fā)，而在“神威·太湖之光”這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)身上，用到的就是國(guó)產(chǎn)芯片“申威26010”，同時(shí)也是在搭載這款芯片的情況下，問(wèn)鼎的世界第一，所以，在芯片的研發(fā)上中國(guó)投入了大量的時(shí)間，不過(guò)，基礎(chǔ)打好了，之后的發(fā)展會(huì)更穩(wěn)定。其二：中國(guó)在超級(jí)計(jì)算機(jī)架構(gòu)方面的研究。說(shuō)到超級(jí)計(jì)算機(jī)，離不開(kāi)兩大核心：芯片與架構(gòu)。對(duì)于超級(jí)計(jì)算機(jī)而言，并不是芯片安裝得越多越好，越強(qiáng)越好，更需要一套完善的管理手段。就像“神威·太湖之光”的處理器，高達(dá)一千萬(wàn)個(gè)，計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)，所有芯片都可以同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，執(zhí)行不同的任務(wù)，期間也會(huì)交換數(shù)據(jù)，這就是超級(jí)計(jì)算機(jī)的“并行計(jì)算”能力。如何讓這些芯片高效地運(yùn)行起來(lái)，就需要這樣一套管理手段，也就是所謂的系統(tǒng)架構(gòu)。目前“天河二號(hào)”使用的就是我國(guó)自主研發(fā)的“天河高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)”，達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。其三：日本的超級(jí)計(jì)算機(jī)同樣使用的是美國(guó)的至強(qiáng)芯片，沒(méi)有斷供，所以日本不需要在芯片方面投入大量的時(shí)間去研究。其四：中國(guó)繼“神威·太湖之光”，又有新的大制作，從而分擔(dān)了對(duì)于“神威·太湖之光”的研究。==============================中國(guó)超算的未來(lái)這個(gè)新項(xiàng)目，就是中國(guó)的壓軸大作：E級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)——天河三號(hào)。E級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)“天河三號(hào)