什麼？超級計算機還能“算命”？

■我國自主芯片“神威太湖之光”取代“天河二號”成全球最快超算
■科學家說，超級計算機可以算天、算地、算人，還能“算命”……

2016年06月21日08:59 來源：燕趙晚報手機看新聞

原標題：什麼？超級計算機還能“算命”？

　　■安裝在國家超級計算無錫中心的“神威太湖之光”超級計算機。

　　新一期全球超級計算機500強榜單20日公布，使用中國自主芯片制造的“神威太湖之光”取代“天河二號”登上榜首，中國超算上榜總數量也有史以來首次超過美國名列第一。

　　超級計算機是科學家用來解決人類重要問題的工具。有效使用超級計算機，可在更短時間內完成重大研究。算天、算地、算人……嗯，你沒有看錯，科學家說，超級計算機還能算命。

　　發布

　　“神威太湖之光”取代“天河二號”成全球最快超算

　　據國際TOP500組織當天發布的榜單，“神威太湖之光”的浮點運算速度為每秒9.3億億次，不僅速度比第二名“天河二號”快出近兩倍，其效率也提高3倍。更重要的是，與“天河二號”使用英特爾芯片不一樣，“神威太湖之光”使用的是中國自主知識產權的芯片。

　　“神威太湖之光”由國家並行計算機工程技術研究中心研制，安裝在國家超級計算無錫中心。此前，由中國國防科技大學研制的“天河二號”超級計算機已在TOP500榜單上連續六度稱雄。

　　榜單前十名除了“神威太湖之光”與“天河二號”外，其他分別是美國的“泰坦”與“紅杉”、日本的“京”、美國的“米拉”和“三一”、瑞士的“代恩特峰”、德國的“花尾榛雞”和沙特阿拉伯的“沙欣II”。

　　TOP500榜單是對全球已安裝的超級計算機“排座次”的權威排行榜。從1993年起，由TOP500國際組織以實測計算速度為基准每半年發布一次。

　　徹底打破30年技術封鎖

　　30年前，中國的超級計算機用戶有一個神秘的“玻璃房”：美國人把一台超級計算機賣給中國，用不透明的玻璃包裹得嚴嚴實實，中國技術人員沒有授權不得入內。

　　北京師范大學全球變化與地球系統科學研究院王蘭寧教授至今記得這個中國土地上的“技術飛地”。“全國隻有幾個有授權的科學家能夠進入玻璃房，而且是在美國人的監視下，一旦程序運行完，機器立即被鎖回玻璃房。那個所謂的超算速度，在今天看來充其量是一台高性能電腦，但對於當時的中國來說，卻是一個難以企及的高峰。”

　　上世紀80年代，我國已逐步邁入獨立設計和制造巨型機的國家之列，但卻因核心處理器等關鍵部件與技術的短板隻能受制於人，直接導致了我國雖是國外超級計算機“大買家”，卻無法擁有匹配的“議價權”。

　　步入“十二五”，在國家863項目重點支持下，我國超級計算發展不斷取得突破。“天河二號”問鼎“六連冠”的同時，在全球超級計算機500強榜單上，中國制造的名單正越來越長，這引起了美國的警惕。2015年4月，美國政府宣布，把與超級計算機相關的4家中國機構列入限制出口名單，目的就在於通過限售，鎖死中國超算快速發展的腳步。

　　正是這種封鎖帶來的激勵，讓我國下大力氣研發全國產化的“神威”系列超級計算機，直至此次登頂國際榜單。

　　由此，隻有5厘米見方的薄塊“申威26010”不僅成為“神威太湖之光”的心臟，也成為我國自主研發打破30年技術封鎖的一柄利器。25平方厘米的方寸之間，集成了260個運算核心，數十億晶體管，達到了每秒3萬多億次計算能力。單芯片計算能力相當於3台2000年全球排名第一的超級計算機。

　　揭秘

　　多快？運算一分鐘相當於地球人算32年

　　超級計算機新霸主運算速度到底有多快？

　　“簡單來說，這套系統1分鐘的計算能力，相當於全球72億人同時用計算器不間斷計算32年﹔如果用2016年生產的主流筆記本電腦或個人台式機作參照，‘太湖之光’相當於200多萬台普通電腦。”國家超級計算無錫中心主任楊廣文介紹。

　　“神威太湖之光”由40個運算機櫃和8個網絡機櫃組成。每個運算機櫃比家用的雙門冰箱略大，打開櫃門，4塊由32塊運算插件組成的超節點分布其中。每個插件由4個運算節點板組成，一個運算節點板又含2塊“申威26010”高性能處理器。一台機櫃就有1024塊處理器，整台“神威太湖之光”共有40960塊處理器。“每一塊處理器相當於20多台常用筆記本電腦的計算能力，4萬多塊再組裝到一起，速度之快可想而知。”楊廣文說。

　　算天：風中哪朵雨做的雲？

　　氣象台的天氣預報准度一直在提升，這背后其實都是超級計算機的功勞。

　　北京師范大學全球變化與地球系統科學研究院王蘭寧教授，是中科院軟件所與清華大學、北師大合作的“全球大氣非靜力雲分辨模擬”團隊成員之一。他從上世紀90年代從事氣象預報員，到后來轉型成為大氣分析專家，預報天氣的准頭不斷提升。

　　“下不下雨關鍵看雲層運動，在沒有超算之前，觀測雲層的精度是按照經緯度。有了超算之后，就可對雲層運動進行精確模擬與觀測。”王蘭寧說。

　　為了提高觀測進度，他十幾年來追逐著超算發展的腳步。2011年，他在天津的“天河一號”上實現了觀測精度10萬公裡的目標﹔隨后，他又在“神威藍光”上實現了1萬公裡精度﹔今年，他在“神威太湖之光”上實現了9公裡精度。如今，他又在向著3公裡精度努力。

　　“如果能夠盯著每一朵雲，天氣預報就將萬無一失。”王蘭寧說，當然，這還需要更強的超算能力支撐。

　　算地：既能找飛機，也能抓偷排

　　尋找MH370，是世界科技角力的戰場。大量的衛星雷達集中對准南印度洋，當這些高科技眼睛採集到信息后，一個必經的環節是數據處理，擔當這一環節的角色即是超級計算機。“隻要有足夠精確的相關數據，超算就能找到失事飛機。”清華大學地球系統科學研究中心副教授黃小猛說。

　　除了找飛機，還有更多接地氣的事情倚仗超級計算機來解決。

　　建一棟樓對周邊的環境到底有什麼影響？如何建設風道便於污染物擴散？中科院深圳先進技術研究院正在國家超算無錫中心進行的一項課題，就是深圳市污染物擴散的模擬。通過超算模擬，可以根據目前污染物的情況，計算出未來一段時間的大氣污染物濃度和分布，進行空氣質量預報。從預報結果還可以計算出哪些污染源“貢獻”最大，了解污染的來龍去脈，為污染防控提供決策指導。

　　“現在已經可以實現倒推排查究竟是哪個排放點導致了某次大氣污染，未來將能夠實現每個小區、每個居民點空氣質量的准確預報。”中科院深圳先進技術研究院副研究員陳榮亮說。

　　算人：醫療應用前景廣

　　模擬血流、模擬心臟、模擬人體任何一個部分，有了超級計算機，這些都不再是夢想。

　　近期，美國科學家利用世界前十的超級計算機，選取一名真人掃描其血管系統，通過3D建模技術建立動脈系統模型，成功地再現了整個人體的動脈系統。任何直徑或寬度在1毫米以上的動脈血管都會出現在模型中，而且模型的分辨率達到了9微米。

　　隻要運算核夠多、速度夠快，醫療工作者的診斷和治療水平將大大提升，而科學的治療手段更容易讓患者接受。

　　陳榮亮近日也在利用“神威·太湖之光”對人體血流進行模擬與分析，例如可以及時有效地判定一個病人是否會發生腦梗塞的風險。

　　“過去，對一個可能發生腦梗塞病人，醫院難以判斷是否要進行支架手術，一般都會通過從大腿動脈處放進測壓導絲進行測量，這種方式既危險又痛苦。如今，經過模擬計算，隻要血流儲備分數小於0.8，就要做手術。”陳榮亮說。

　　科學解決醫患關系，從超級計算機開始。

　　算命？算你和他人有什麼不同

　　你對自己了解多少？好奇自己究竟是什麼樣的人？翻到星座運程時，半信半疑，但還是會瞄瞄和自己相關的那一頁？人類最好奇的永遠是自己本身。

　　超級計算機，在我們認識自己方面也能派上用場。

　　該功能的正式名稱叫“個性特征服務”。美國的IBM超級計算機“沃森”近期宣布，通過對每個人2300條最新社交網絡推文的解讀，應用語言學分析方法歸納總結你的社交特性，然后將你與其他幾十萬甚至數百萬用戶進行比較，從而勾勒出你與眾不同的個性。