在上期節(jié)目中，我們了解到什么是超級計算機(jī)，以及我國成功研制出的第一臺千萬億次超級計算機(jī)“天河一號”，并且還在第36屆國際超級計算機(jī)500強(qiáng)排行榜上取得了排名第一的好成績。不過，我國的超級計算機(jī)研制團(tuán)隊并沒有太注重這個排名，因為當(dāng)外界還在稱贊“天河一號”奪得世界第一的時候，“天河二號”的研發(fā)工作已經(jīng)悄然展開。?

　　在研發(fā)期間，日本一臺名為“京”的超級計算機(jī)以及美國研制的“紅杉”“泰坦”超級計算機(jī)先后坐上世界第一的交椅，“天河一號”排名逐漸滑落，但這并沒有影響到我國科研團(tuán)隊對“天河二號”的研發(fā)進(jìn)程，反而更加激勵他們的斗志，加快研發(fā)的速度。?

　　今天，我們就去回顧“天河二號”的誕生與應(yīng)用，傾聽它的誕生故事。?

　　2013年6月，經(jīng)過280多名科研人員長達(dá)2年多的潛心研發(fā)，“天河二號”超級計算機(jī)是在中國人民解放軍國防科技大學(xué)研制成功的，并在當(dāng)時很快奪回了超級計算機(jī)冠軍的寶座，此后連續(xù)6次位居世界超算500強(qiáng)榜首，獲得“六連冠”殊榮。這也是世界超算史上第一臺實現(xiàn)六連冠的超級計算機(jī)，創(chuàng)造了世界超算史上連續(xù)第一的新紀(jì)錄。?

　　根據(jù)畢業(yè)于中國人民解放軍國防科技大學(xué)的學(xué)生回憶，當(dāng)時上學(xué)期間，最煩的和最驕傲的事情就是學(xué)校停電！因為學(xué)校里的那個“龐然大物”一旦全速運(yùn)轉(zhuǎn)，全校就會停電，無論是在看電視，還是在學(xué)習(xí)，都需要接受這一事實，就連校長也不例外！?

　　其實，學(xué)生口中的那個“龐然大物”就是“天河二號”，由于它的運(yùn)行需要足夠多的電能，進(jìn)而導(dǎo)致學(xué)校時不時的就會停電。要知道，長沙夏天的溫度可以達(dá)到40多攝氏度，沒有空調(diào)、沒有電風(fēng)扇是挺讓人煩心的，但他們同樣感到自豪，畢竟“天河二號”的研發(fā)成功不僅是國防科技大學(xué)的驕傲，也是我國科技事業(yè)的驕傲。?

　　如今，國防科技大學(xué)的新生們再也體會不到這種“停電”帶來的驕傲了，因為“天河二號”已經(jīng)從長沙的國防科技大學(xué)搬遷到廣州超級計算中心。而且隨著專線電源的提供，未來天河系列超級計算機(jī)的研發(fā)應(yīng)該也不會再讓全校師生們?nèi)淌荛L沙的酷暑了。?

　　除了對電力供應(yīng)有要求外，“天河二號”對自身所處的環(huán)境也有相當(dāng)高的標(biāo)準(zhǔn)。由于它是一臺非常精密的儀器設(shè)備，所以體溫要控制在大約18攝氏度，房間溫度要保持在21攝氏度左右，相對濕度在45%左右，這些條件也就使得“天河二號”需要在一個恒溫恒濕的環(huán)境里生活。為了節(jié)能環(huán)保，計算機(jī)組采用的是“風(fēng)冷+水冷”的制冷模式，每一個機(jī)柜都有著自己的冷卻系統(tǒng)，里面流動著冷凍水對設(shè)備進(jìn)行冷卻散熱。只有這樣，才能讓“天河二號”更好地發(fā)揮超強(qiáng)的計算能力。同時，支撐它正常運(yùn)行的配套設(shè)施占地16000多平方米，有高低壓配電房、冷卻設(shè)備用房及附屬用房等。?

　　在“天河二號”一排排高大的黑色機(jī)柜里，一共裝有32000顆主CPU和48000個協(xié)處理器，擁有300多萬個計算核心，也正是這些數(shù)量龐大的計算核心才使得“天河二號”的運(yùn)算速度非常驚人。據(jù)測算，“天河二號”的峰值計算速度可以達(dá)到每秒5.49億億次，持續(xù)計算時的速度更是達(dá)到了每秒3.39億億次。?

　　對于“天河二號”的運(yùn)算速度，可以做一個簡單對比，如果每人每秒鐘能夠進(jìn)行一次運(yùn)算，那“天河二號”運(yùn)算一小時，就相當(dāng)于13億人同時用計算器算上1000年。而且，隨著“天河二號”的不斷改進(jìn)創(chuàng)新，它的計算能力已經(jīng)可以達(dá)到“天河一號”超級計算機(jī)的200倍，計算密度、單塊計算芯片計算能力、內(nèi)部數(shù)據(jù)通信速率等也都有了極大提升。?

　　雖然“天河二號”的研制很成功，但當(dāng)時社會上還是會有一些質(zhì)疑的聲音。因為在很多人的潛意識里，超級計算機(jī)的基本組成組件與個人電腦的概念并沒有太大差異，所以很多人就會誤以為超級計算機(jī)就是簡單的CPU相疊加，國家沒有必要投入大筆經(jīng)費(fèi)研制超級計算機(jī)，也就對研制超級計算機(jī)的意義產(chǎn)生懷疑。?

　　但這里有一個認(rèn)識誤區(qū)。打個比方：如果人們用普通的網(wǎng)線把1000臺個人電腦連接在一起，可能會消耗1萬度電，需要10天才能把數(shù)據(jù)算出來；但是用真正的超級計算機(jī)，可能只用5千度電，花了兩天就可以算出來了。由此可知，超級計算機(jī)并沒有人們想象的那么簡單。?

　　其實，與之類似的質(zhì)疑在研制“天河一號”的時候就出現(xiàn)過，但在科技工作者的心中，科技創(chuàng)新一直以來都是人類不斷向前發(fā)展的驅(qū)動力，沒有科技創(chuàng)新與進(jìn)步，社會就會難以向前發(fā)展。因此，科技工作者始終在用實際行動回應(yīng)質(zhì)疑，努力提升人們的生活水平。?

　　就拿天氣預(yù)報來說，氣象部門只需要把衛(wèi)星、觀察站等收集的風(fēng)速、溫度等數(shù)據(jù)傳到“天河二號”，進(jìn)行相關(guān)的計算處理，就能預(yù)測天氣了。?

　　我國廣州市精細(xì)化天氣預(yù)報之所以能達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，就是因為有“天河二號”的支持。早在2017年的時候，“天河二號”就正式完成了升級，廣州市氣象局利用“天河二號”的區(qū)域精細(xì)數(shù)值天氣預(yù)報模式的分辨率，也從“3公里”的精度提升到了?“1公里”，實現(xiàn)每 12 分鐘滾動預(yù)報未來 6 小時天氣。?

　　“天河二號”的應(yīng)用可不僅僅在天氣預(yù)報方面。據(jù)專家介紹，用傳統(tǒng)手段研發(fā)新車，一般要經(jīng)過上百次碰撞實驗、歷時兩年多才能完成，而利用“天河二號”進(jìn)行模擬，只需要3到5次實車碰撞實驗，兩個月的時間，新車就可以測試完成。?

　　此外，“天河二號”還可以應(yīng)用到生物醫(yī)藥、工業(yè)設(shè)計制造、智慧城市等多個方面。?

　　21世紀(jì)是生物科學(xué)快速的時代，也是超級計算機(jī)大顯身手的時代。在這里，科學(xué)家可以借助“天河二號”強(qiáng)大的計算能力和完善的技術(shù)支持，幫助人們分析和處理生命科學(xué)中的海量數(shù)據(jù)，加快我國生命科學(xué)的研究進(jìn)展，多角度和更系統(tǒng)地解決生命科學(xué)中的各種問題，研究不同空間尺度和時間尺度上生命活動與環(huán)境的相互關(guān)系，從而揭示生命現(xiàn)象的規(guī)律和本質(zhì)，助力人類尋找治療各種疑難雜癥的革命性方法。?

　　對于工業(yè)設(shè)計制造來說，工業(yè)的迅速發(fā)展帶動著最根本的制造技術(shù)變革。物聯(lián)網(wǎng)、增材制造和機(jī)器學(xué)習(xí)等趨勢也正在把物理世界與數(shù)字世界相融合，工業(yè)產(chǎn)品變得更加智能化和互聯(lián)網(wǎng)化。這些變化的產(chǎn)生首先需要的條件就是工程師在設(shè)計周期中更早地執(zhí)行模擬仿真，能夠通過數(shù)字探索更快地研究更大的設(shè)計空間，這一切工作都可以在超級計算機(jī)的幫助下進(jìn)行完成，從而節(jié)省更多時間和成本。?

　　工業(yè)產(chǎn)品智能化和互聯(lián)網(wǎng)化的產(chǎn)生，進(jìn)一步促進(jìn)了智慧城市的發(fā)展，同時也有利于解決城市化發(fā)展中的一系列“城市病”問題?？茖W(xué)家們結(jié)合“天河二號”云平臺的應(yīng)用，為智慧城市建立堅實、先進(jìn)的基石，有望提高政府公共服務(wù)水平，改善居民生活。畢竟，智慧城市的建設(shè)離不開物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新興信息技術(shù)，它們也正以其獨(dú)有的滲透性、沖擊性、倍增性和創(chuàng)新性席卷全球，推動著以智能、綠色和可持續(xù)發(fā)展為特征的新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命的來臨。?

　　聽過“天河二號”的發(fā)展和應(yīng)用之后，相信很多聽眾朋友對它都有了一定的了解，但需要注意的是，相比于超級計算機(jī)硬件的快速發(fā)展，全世界更看重的超算應(yīng)用領(lǐng)域的研究。雖然我國已經(jīng)可以在很多方面應(yīng)用超算技術(shù)，但超算軟件的研發(fā)卻十分薄弱，因此中國在超級計算這條道路上，不僅僅需要在硬件上爭取自主知識產(chǎn)權(quán)，也要努力在軟件上開辟出一條屬于我國自己的道路。?



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