“天河二号”六连冠也然并卵，实际应用远比计算机本身重要

2015-11-18 16:40

据新华社11月16日消息，在最新的全球超级计算机500强榜单中，之前一直排名第一的由我国研发的“天河二号”又一次雄踞榜首。迄今为止，“天河二号”已经在这一榜单中实现了“六连冠”。而且从榜单来看，除“天河二号”之外，全球500部超算系统中，中国有109部系统上榜。与半年前只有37部的数量相比，中国超算技术的发展速度可谓迅猛。
超级计算机在各领域应用广泛，“天河二号”居于超算500强榜单之首，能够显示出我国在这一领域的实力。美国劳伦斯伯克利国家实验室的副主任Horst Simon说：“中国已经意识到了高性能计算在建模与模拟上的价值，而且增加了模拟运算的数量，并打造了对美国来说有着强大竞争力的设施”。但是，由于我国在这一领域尚未成熟，故而对超级计算机的应用水平尚处初级阶段，所以仍须努力。
一、技术封锁倒逼出的中国自主创新与“六连冠”
说起“天河二号”此次的成功之路还真是比较坎坷。今年4月9日，美国商务部将中国超级计算机广州中心、长沙中心、天津中心和国防科技大学这四家超级计算机中心列入出口管制名单，禁止它们向英特尔公司购买“至强”芯片。而这一芯片在“天河二号”的装配量高达近10万块。对于这一做法，美国方面给出的解释是“涉及违反美国国家安全或外交政策利益的活动”。据《华尔街日报》之前的消息，在2月18号，商务部曾发出一份通知称之前使用英特尔处理器的“天河二号”与“天河一号”A系统“据信被用于核爆炸模拟”。
针对这一说法，“天河二号”的主设计师卢宇彤在今年的中国计算机协会青年计算机科技论坛上表示：“‘天河’系列主要针对民用市场，又是公开的超算中心，根本不可能涉核”。美国方面这样的怀疑是缺乏基本军事常识的体现。“没事不惹事，事来了也不怕事”，谈及美国“限售令”的影响，卢宇彤借主持人汪涵的话表达了“天河”团队的态度。虽然CPU之于计算机的作用就像是大脑之于人，但我国对此也早有两手准备。“超级计算机是各国政府战略布局的重点，2010年以来，科技部和国家自然基金委都对项目加大投资力度，无论国际形势如何变化，中国都会坚定不移地发展国产超级计算机系统”。
此次“天河二号”获得“六连冠”的事实证明了中国在这一方面的实力，也证明了自主创新的重要性。中科院计算机所研究员张云泉表示：“中国超算不怕限售，曙光、神威、天河等系统的研发正是在禁运和封锁中不断壮大起来的。实践表明，外国禁运的技术和产品，反倒‘逼’出了中国巨大的决心和潜力”。从美国方面来说，他们未必就真的认为中国是在搞模拟核爆炸，“限售令”的起因多半是由于中国之前在超算领域的优秀表现以及“天河二号”的再次升级让美国感到了压力。那么，超级计算机为何如此受到重视，它有哪些重要的作用呢？
二、超级计算机备受重视缘于在多领域的应用
超级计算机，是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机，是一个国家科研实力的体现，它对国家安全，经济和社会发展具有举足轻重的意义，也是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。在许多领域，超级计算机都能够发挥重要的作用。
在预防自然灾害方面，可以借助超级计算机模拟气流或洋流的形态，预测天气，以预防自然灾害或减轻其破坏力度。也可以通过超级计算机测算地层力度变化，做出地壳运动的模拟系统，更好地帮助人们探测地震和海啸，减少风险。比如日本东北大学与富士通研究所就曾使用日本的超级计算机“京”成功进行了海啸模拟计算。该模型可以在2分钟内预测地震，在约10分钟内可确定遭受海啸的区域。
在生物医学方面，超级计算机可以用于计算繁杂的数据以及对人体复杂的细胞进行建模，这对于一些难以医治的病痛有很大的意义。2012年4月，英国《每日邮报》称，瑞士洛桑联邦综合理工学院的电脑工程师亨利·马克拉姆与一些科研团队联手，通过超级计算机模拟大脑。马克拉姆说：“人脑极其复杂，其拥有数十亿个相互连接的神经元，使神经科学家很难真正理解大脑的工作原理，而模拟大脑将使我们能操纵并测量大脑的各个方面”。这项研究对一些精神疾病的治愈将有巨大的作用，甚至可能通过它进一步了解人类的思维过程。
在社会科学治理方面，可以利用超级计算机对恐怖活动等影响社会秩序的过程建模，有助于制定有效的预防方案。另外，超级计算机也可以对人口行为建模，用以对社会、经济等各方面的研究，有利于促进社会发展，为人们创造更好的社会环境。
此外，在军事、航空航天、能源勘探、设计等领域，超级计算机技术所起到的助力也同样不可小觑，这也是为何各国如此重视超算技术的重要原因。从榜单来看，中国的超算技术目前已经达到很高的水平。但由于行业的不成熟等诸多原因，中国超算技术的应用还远远不够到位，仍然需要努力。
三、“六连冠”也“然并卵”，实际应用远比计算机本身重要
对比美国的超级计算机“泰坦”可以发现，“天河二号”的浮点运算速度为每秒33。86千万亿次，而名列第二的美国“泰坦”超级计算机的浮点运算速度为每秒17。59千万亿次，可以看出，“天河二号”的运算速度是“泰坦”的两倍。相比于中国上榜的计算机从37台上涨到109台，美国的计算机上榜数量则从6个月之前的233台降至201台，而欧洲的上榜总数也只有107台。
中国的超级计算机在500强的榜单中获得了斐然的成绩，然而这份成绩还是过于表面化了。举个例子，国外建设超级计算机的目的是为应用，而中国的超级计算机一般都是租给第三方。从建设超级计算机的角度来讲，中国和日本、美国以及欧洲的水平其实不相上下，但在建设思路上，中国却与其他国家截然不同。其他国家一般是先统计超级计算机在各领域所需的数量，而中国的思路是先做大再说。撇开其他原因不谈，中国能够在这一领域迅速发展的原因与注重数量不无关系。这多少有些“冒进”的意思，如果照这个思路下去，那么将来如果有“天河三号”，估计还会是世界第一。
然并卵，“某种程度上来说，超级计算机系统的应用比计算机本身更重要”。国家超级计算天津中心应用部部长孟祥飞说：“超级计算机的真正效能是在各种用户的使用中产生的，如果得不到广泛的实际应用，对性能的追求也就失去了意义”。在应用方面，中国与其他国家相比做的还远远不够。
法国石油巨头道达尔曾在2013年启用超级计算机Pangea进行石油资源勘探，它能够帮助道达尔更加精确地判断石油蕴藏的规模及开采几率；美国于2007年在超级计算机领域投资20亿美元，用以优化武器装备；《阿凡达》、《机械公敌》、《2012》等影片的强大特效也利用到了超级计算机系统Linux……国外对于超级计算机应用的例子还很多。而与之相比，中国对于超级计算机的应用就差了很多。
究其原因，中国科学院超级计算中心主任迟学斌认为，中国在研发超级计算机的过程中，过于重视有形的东西，而忽略了无形的东西譬如软件的重要性。硬件优秀固然是好事，但软件方面的建设更重要，否则，就算是世界第一，缺少内容方面的应用，也没有什么太大的意义。由于忽视了软件建设，导致国内这一领域出现人才稀缺的状况。在高校教育中，完整的“计算科学”教学体系可谓凤毛麟角，更没有相关的实践和训练。而且计算科学和其他应用科学也缺乏合作经验和相关机制。而美国在计算机应用软件领域已有数年的经验，团队之间早已协作默契。再加上政府给予了足够的资金支持，使得其在超级计算机领域的实际应用能力远远高于中国。归根结底，中国在应用方面的空缺还是由于行业发展不够成熟，这需要时间的沉淀和经验的累积。
邓小平说：“发展才是硬道理”，但对于蓬勃发展的中国超级计算机领域来说，应用方面的缺失才是目前的“硬伤”，因此，实用方为真正的硬道理。不管中国在这一领域获得了几连冠，我们也都要时刻保持清醒，因为真正的科技不应只停留于“炫技”层面，而是应该能对改变人们的生活起到切实作用。
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