導讀：超算在改變著我們的生活，經過超算中心的精確計算，我們可以得到精確的氣象預報，進行地震、地面沉降等自然災害監測，研發智能交通等新技術，推廣遠程教育等。
簡言之，超算，讓生活更美好。
一
這是一個非常有意義的比賽，雖然知名度比不上奧運會、世錦賽，但與我們的生活質量、國家的科技力量等等息息相關。
它就是全球超算５００強榜單，始於１９９３年，由國際組織“ＴＯＰ５００”編制，每半年發佈一期，是給全球已安裝的超級計算機排座次的知名榜單。
這是一場“看不見”的比賽，但競爭卻異常激烈。
中國科技工作人員也非常給力，早在2010年11月就摘得了桂冠。這是非常了不起的成績，要知道中國科技發展要比國外同行起步晚、底子薄.....
２０１０年１１月，經過技術升級的中國“天河一號”曾登上榜首，但此後被日本超算趕超。２０１３年６月，由國防科學技術大學研製的“天河二號” 以每秒5.49億億次的峰值計算速度，成為“全球最快”。自此，“天河二號”從美國超算“泰坦”手中奪得榜首位置，並在此後３年“六連冠”，直至２０１６年６月被中國“神威·太湖之光”取代。2016年6月，由國家並行計算機工程技術研究中心研製的“神威·太湖之光”，峰值計算速度達到每秒12.5億億次，性能也更加穩定。從2013年6月算起，來自中國的超級計算機已佔據TOP500榜單第一位置達五年之久。
►神威·太湖之光。攝影：邸利會今年６月，美國超算“頂點”超越“四連冠”的“神威·太湖之光”登頂。
昨天（12日），最新一期全球超級計算機500強榜單在美國達拉斯發佈。國際組織“TOP500”網站顯示，美國能源部下屬橡樹嶺國家實驗室開發的“頂點”（Summit）蟬聯冠軍，擴大了領先優勢。
在最新公佈的榜單中“頂點”擴大了領先優勢，其處理器數量從２２８萬多個增加到近２４０萬個，浮點運算速度從半年前的每秒１２．２３億億次提升至每秒１４．３５億億次。“神威·太湖之光”的數據未發生變化，浮點運算速度依然為每秒９．３億億次，被上期排名第三的美國“山脊”超越。前10名中，美國佔據5臺。中國超算“神威·太湖之光”和“天河二號”分別位列第三、四名。
附“TOP500”榜單前十：
不過，在業內人士看來，Summit已經比預計的日期延後了一年，而中國並非不能造出每秒20億億次（200PFlops）的機器，只不過各有自己的既定發展節奏。爭奪世界最強計算機固然重要，但超算的真正較量，絕不止是看誰是第一那麼簡單。
雖然美國“頂點”（Summit）暫時領先，但榜單的另一項數據顯示：中國以227臺超算上榜的成績位居總數第一，較上期增加21臺。
榜單顯示，中國上榜的超算數量繼續快速增長，從半年前的２０６臺增加到２２７臺，已佔５００強中的４５％以上。在美國安裝的超算數量則下降至１０９臺，創歷史新低。
對此，美國超級計算機專家、田納西大學教授傑克·唐加拉認為，中國上榜超算數量快速增長是最大的優勢。
但我們也要注意到，在總運算能力上，美國佔比３８％，中國佔比３１％，表明美國超算的平均運算能力更強。
另一個值得關注的趨勢是，中國超算製造商在國際舞臺上扮演日益重要的角色，１０大超算生產商中有４家中國企業。聯想公司自半年前成為全球頭號超算製造商以來，製造的超算數量持續增長到１４０臺。另外，浪潮和中科曙光分列亞軍和季軍，分別是８４臺和５７臺。華為製造１４臺，位列第八。（華為真是全面開花呀~）
首次躋身超算十強的德國“超級ＭＵＣ－ＮＧ”就由聯想公司製造。聯想公司稱，這臺安裝在萊布尼茨超算中心的超算採用了聯想開發的水冷技術，比氣冷技術節電４５％。該超算用於天體物理學、流體動力學和生命科學等研究的同時，減少了碳排放和運行總成本。
如今，超算這一領域的最強爭奪，已經成了中國、美國、日本等少數幾個國家之間的競爭。中美兩國在超級計算機領域“你超我趕”的形勢仍在繼續，飛天之路任重道遠！
二
眾所周知，美國一向禁止向中國出口高科技產品，所以，中國超算能取得今天的成就，實屬不易。
新中國成立之初，我國各項科技指標都落後國外，歐美為了打壓中國，對我們採取技術封鎖，不向中國出售和轉讓高端技術科技。
2015年4月9日，美國商務部發布公告，禁止向中國的4家國家超級計算中心出售英特爾“至強”芯片。有外界評論認為，此番禁運可能和天河二號多次佔據超級計算機高性能榜首有關。
然而，緊接著2015年年底，中國推出神威太湖之光，取代天河二號，繼續成為最快的計算機，且使用的是全國產芯片。
你也許聽說過：有一群人，越是封鎖，他們創新的能力反而越強，甚至會超速反彈。沒錯，這裡說的就是中國航天人。神州上天！天宮對接！嫦娥奔月！但這些技術的背後，往往都是有電子信息技術的支持，與不可缺少的超級計算機的高速計算。
要記住！中國最牛的不是技術，而是老一輩科學家留下的寶貴精神！ 擅長白手起家，功績千年無敵！！！
2016年，在一份有關高性能計算的報告中，美國國家安全局和能源部認為，中國超算已經和美國接近並跑（near-peer），對其國家安全、經濟社會、超算行業等造成威脅，若再不加大投資，尋求改變，美國將失去其領導地位。
美國國家安全局和能源部的報告中，也認為中國超算的發展將威脅美國的經濟 ：“高性能計算領導地位的損失潛在地威脅到已經重度使用高性能計算的行業內的美國公司。這些行業包括汽車、航空航天、先進製造、石油勘探、製藥研究、金融等。這些行業在全球範圍內已經具有強的競爭性，因此美國競爭力的些許損傷（例如，如果中國用其高性能計算領導地位為其國內產業提供廉價甚至免費的計算能力）就會轉化成更大的經濟效應。同樣也會帶來重大的知識產權風險：如果一家制藥公司的藥品開發在海外進行，那麼IP洩漏在多大程度上會阻礙美國的競爭力？”
三
縱使美國有強烈的危機意識，強硬的禁運手段，也無法阻止中國超算的崛起。
（天河一號計算機機房）
因為，超算實在太重要了！
超算是目前人類進行計算研究的主要工具，比如人工智能、自然環境模擬計算等等。
十年之前的5月12日，發生在四川汶川的地震造成近7萬人死亡，37餘萬人受傷，1.7萬人失蹤，震驚世界。
如果可以像天氣預報一樣，準確預測地震，那就可以挽救國家和人民的生命財產安全。
從地震模擬、大氣模擬、海洋模擬，到鈦合金微結構模擬、托克馬克逃逸電流模擬、蛋白質冷凍電鏡三維電子結構計算，科學家正利用超級計算機解決重要的科學問題。
天文航天
在高超聲速和跨大氣層飛行棋研究項目中，如果進行物理實驗耗資將會非常巨大，但是數值模擬成本低廉且可以達到預期效果，因此數值模擬成為分析飛行棋內外流暢特徵的重要工具。
很多航空航天科研項目缺乏實驗的條件，這時候超算中心提供的模擬實驗可以為研究提供證據。
土木工程
為大型土木工程（大型水壩、地鐵隧道、跨海大橋抗震特性分析與安全評估、深部煤礦巷道支護結構仿真、水電站地下洞室結構仿真等）提供建設中的測算。
能源與新材料
超算中心的數據計算可以輔助新型抗輻射金屬材料模擬研究，為設計和開發新型高性能抗輻射鋼提供科學依據。
節能與新能源汽車
為節能與新能源汽車行業開展大規模數值模擬，為新能源汽車研發設計提供參考。
生物醫藥
用於觀察病毒本身和它們複製、傳播的過程和對藥物的智能搜索，“計算藥物開發”這一新學科也開始產生。
除了科學方面的用戶，各個超算平臺也接納了不少企業的用戶——他們想設計新型的飛機發動機，船舶，還有風力發電的渦輪機葉片。超算已成為支撐智能製造、提升經濟質量不可或缺的重要一環。
同時，超算平臺大量投資的背後希望換回的是更大的社會經濟效益。以神威太湖之光為例，18億元的投資，除了中央財政的投入，江蘇省和無錫市各出資6億。
►國家超級計算無錫中心。攝影：邸利會
此外，無錫市還負責日常的運營費用，包括負擔15兆瓦的功耗（大概相當於3個清華大學的耗電量）。無錫市希望通過超算平臺吸引從事人工智能、智能製造、工業大數據的企業和研究人員，其建立的超算產業園，也希望能惠及當地經濟發展。
四
互聯網之後，人工智能成了下一個風口
事實上，人工智能（AI）與超算的發展是相輔相成的。
探索頻道拍攝的紀錄片《THIS IS AI》就為我們描繪了這個正在到來的人工智能時代。
點擊觀看紀錄片《THIS IS AI》，友情提示，該紀錄片時間長，信息量大
人工智能所能做的顯然還不止於此。在《THIS IS AI》中展示的人工智能似乎無所不能，人工智能和人類青少年一樣學習駕駛汽車，通過不斷積累數據一點一點掌握路面的信息，這樣的司機永遠不會疲憊或走神。
配備了攝像頭和各種傳感器的人工智能機器臂，經過人類的培訓之後，就能勝任大部分枯燥又精細的加工工作；能夠與人相互交流的人工智能學習軟件，則可以對每一個學生因材施教，進行一對一的“專家輔導” 。
早在上世紀50年代，人工智能這個概念就被提了出來，並且迅速的引起了大眾的關注。讓機器像人一樣思考，這聽起來像是天方夜譚，在那個年代實現起來也是非常困難。所以你可以看到，直到1997年，第一次有機器在國際象棋中戰勝人類，人工智能一直在沉寂當中渡過了40個年頭。
2016年初，人工智能AlphaGo已經完勝李世石，喚醒了全世界對人工智能的關注。
隨著技術的發展，人工智能出現了不同的分支，其中有一則名為“機器學習”的，成為了我們熟知的概念。機器學習的概念大概誕生於上世紀的80年代。
相比於人工智能的“人工”和“智能”兩部分概念來說，機器學習更強調“學習”，就是讓計算機像人那樣思考、工作，並且能夠自主的效仿人類。從計算機到人類，這其中的鴻溝可謂是天差地別，所以目前我們更多還是以計算機模擬人腦的神經網絡，進而實現類似人腦的判斷。
對於一個人來說，可能識別一隻貓、一條狗，只需要看上幾眼，只需要短短几分鐘的時間。但是對於機器來說，則需要處理大量的圖片信息、聲音信息、圖像信息進行訓練，同時也需要大量的時間來運行。
由於這些圖像、聲音等數據，計算機本身是無法理解的，所以首先需要工程師將任務分解成多個抽象層次去處理，進而才能夠將機器學習用於每一層網絡的訓練，將其訓練結果作為其高一層的輸入，用自頂而下的監督算法去調整所有層。
這種需求勢必對於計算機的性能產生強大的依賴，進而也推動了HPC產業的發展。所以我們看到，在過去的幾十年中，計算能力提升了成百上千倍，也催生了一系列高端的超級計算機。作為中國第一的高性能計算機廠商，從位列世界十大超級計算機的曙光4000A到排名世界第二的曙光星雲，多年來曙光在推動中國高性能計算發展的歷史上功不可沒。也就是從那個時代開始，我們的計算機經歷了十萬億次、百萬億次、千萬億次的跨越式發展，從而奠定了今天中國在超級計算機領域的領先地位。
據外媒報道，中國政府正在籌資建設一個以人工智能技術研發為核心的科技園區，總投資高達21億美元，園區將在未來5年內建成，位於北京市西部，總面積大約為0.5平方公里。預期將有400多家公司進入科技園區辦公。
根據國務院列出的三階段人工智能戰略目標，第一步是力爭在2020年AI總體技術和應用與世界先進水平同步；初步建成AI技術標準、服務體系和產業生態鏈，培育若干全球領先的AI骨幹企業，AI核心產業規模超過人民幣1500億元，帶動相關產業規模超過1兆元。
第二步在2025年，人工智能基礎理論實現重大突破，部分技術與應用達到世界領先水平，人工智能成為我國產業升級和經濟轉型的主要動力，智能社會建設取得積極進展。
最終在2030年，人工智能理論、技術與應用總體達到世界領先水平，成為世界主要人工智能創新中心。屆時全球人工智能核心市場將突破1萬億，相關產業規模超過10萬億。
為配合人工智能戰略，中國教育部4月13日發佈《教育信息化2.0行動計劃》，人工智能編程課程將納入初、高中學業水平考試。
五
可見，超算對中國有多麼重要。
對於中國的超算來說，更為重要，也更為長遠的任務，也許是整個生態系統的建設。
超級計算機的“下一頂皇冠”將是Ｅ級超算，即每秒可進行百億億次運算的超級計算機。E級計算機，中國目前有三家機構正在獨立研發，預計將於2020年推出。要實現這一目標，超算系統規模、擴展性、成本、能耗、可靠性等方面均面臨挑戰。
據有關人士介紹，中科曙光本週將在達拉斯舉辦的超算大會上推出新產品，為實現Ｅ級計算奠定基礎。今年５月在天津舉辦的第二屆世界智能大會上，中國國家超算天津中心也展示了新一代Ｅ級超算“天河三號”原型機。
中國正在發展下一代超算，可能在不久之後又會重回第一，拭目以待！
閱讀更多 汽車範觀察 的文章
