日本超算夺第一，中国能否在2021年建设出自己的E级超算

　　6月22日至25日，在法兰克福召开的新一届国际超算大会（ISC2020）上，由日本富士通公司（Fujitsu）和日本理化学研究所共同研制的富岳系统成为新科超算冠军。美国超算Summit和Sierra屈居二、三位，曾经4连榜首和6连榜首的中国超算＂神威·太湖之光＂和＂天河二号＂，在本次榜单中排名四、五位。
　　第55届全球超算TOP 5
　　在本届超算大会上公布的TOP500榜单中，榜单发布人还特别提到，以最高性能运行、处理单精度运算或进一步降低精度的运算时，富岳系统的性能超过1000 PFlops（即1 EFlops，也即E级超算的＂E＂），它可能是人类历史上离E级超算的边最近的超算系统。
　　富岳系统取得4项性能第一
　　目前各超算大国（美国、中国、日本、欧盟诸国）都制定了向E级超算进军的目标，E级超级计算机是各国新一代超算角逐的焦点，预计明年将会有多台E级超算产生，我国即将问世的＂天河＂新一代E级计算机将向世界冠军宝座发起冲击。那么超算到底有什么魔力呢，让这么多国家前赴后继地不断提高自己的超算水平。
　　＂天河二号＂超级计算机何谓超级计算机
　　超级计算机也叫HPC，MainFrame, SuperComputer,是集成了成千上万颗通用CPU和专用数学运算加速芯片，协同处理密集数学运算的超级电脑，就是大家在许多影视作品里看到的，一排一排的机柜，插满了电路板，每个电路板上都集成了多颗处理器芯片的样子。超级计算机的核心技术除了CPU和 数学运算芯片以外，最关键的是让这些CPU高效协同工作的互联技术，这里的高速互联总线技术既有硬件又有软件的创新，绝不是随便买几万颗CPU随便就能做出来的。
　　超级计算机应用在需要密集数学计算的领域，比如天气预报，石油，地质数据处理，飞行器空气动力学仿真，乃至核爆炸仿真，新药研发仿真等等。它不仅是国家经济和科技建设的加速器，拥有越多的计算能力，对经济和科技的推动越大，而且还体现着一国在全球信息技术竞争中的强国地位，是支撑综合国力提升的国之重器。中国超级计算机的研制、创新、应用发展，经历了从无到有、从跟跑到领先的四十年＂超常速＂发展。筚路蓝缕，中国超算从无到有
　　1959年9月，中国国家科学院计算技术所成功研制出我国第一台大型通用计算机＂104计算机＂，当时它的计算速度虽然只有每秒1万次，但在我国第一颗原子弹的理论设击和研制中发挥了重要作用。
　　上世纪70年代，自超级计算机问世以来，国际上对超级计算机的需求激增，中长期天气预报、航空航天、核爆模拟、石油地震勘探等重大创新和产业领域利用超级计算机不断取得突破。而当时，国际上对我国也开始技术封锁。那是个屈辱的年代。中国不但不能制造核心芯片，甚至连超级计算机的架构，操作系统等都没有入门。中国的第一台超级计算机是从美国IBM公司引进的，用于地质勘探数据处理，以及寻找石油和矿产。但是有的石油矿藏数据和资料不得不用飞机送到国外去处理，费用昂贵而且受制于人。
　　为了打破中国无法自己研制超级计算机的局面，1978年中国启动首台巨型机＂银河-I＂研制，由于当时技术基础、生产工艺等都与先进国家存在巨大差距，要把计算速度提升到每秒一一次，困难重重。时任国防科大计算机研究所所长的慈云桂当时已满60岁，他立下军令状：＂就是豁出我这条老命，也一定要把我们自己的巨型机搞出来！＂1982年，研发团队突破关键技术、完成整体设计，把整机系统的250万个焊点一个个焊起来，＂银河-Ⅰ＂巨型计算机最终研制成功，中国成为世界上少数几个能研制一次巨型机的国家。
　　中国巨型计算机之父——慈云桂打破垄断，中国＂芯＂注定不凡
　　在中国人摸着石头过河，研发超级计算机的过程中，老美处处设防，生怕中国超级计算机技术有所突破。在最开始引进的那部IBM公司制造的超级计算机时，为了防止中国用它来进行军事领域的研究，美国对该台计算机的使用制定了苛刻的条件，安装在指定位置，美国人随时都可以去检查，中国人在上面运行什么程序都需要美国人的批准。
　　在上世纪80年代中国曾经放弃了自主芯片的研发转而大量外购国外芯片，造成了在技术上受制于人，西方经常用各种借口禁止高性能的CPU出口到中国。
　　尽管国外对我国进行技术封锁，但这一领域的广大科研工作者和工人阶级，发扬自力更生和艰苦奋斗的精神，依靠自己的力量建起了中国早期的半导体工业，掌握了从拉单晶、设备制造，再到集成电路制造全过程，积累了大量的人才和丰富的知识，相继研制并生产了DTL、TTL、 ECL等各种类型的中小规模双极型数字逻辑电路，支持了国内计算机行业。
　　为了设计中国人自己的高性能芯片，2003年无锡江南计算技术研究所开始着手设计中国人自己的高性能芯片，经过努力该所研制出的申威CPU处理器彻底彻底扭转了中国在技术和信息安全上受制于人的局面，牢牢的把握住了核心技术，解决在超算和国防、信息安全无＂芯＂可用的困境。中国超级计算机的发展主要还是得益于具有自主知识产权的国产CPU技术提高。
　　就在我国＂超算＂奔跑在快速路上时，美国人又故技重施，对我们实行芯片禁运。2015年2月，美国商务部将我国国家超级计算长沙中心、国家超级计算广州中心、国家超级计算天津中心和国防科技大学四家机构列入芯片限售之列，而这些机器使用的是英特尔微处理器芯片。当时，作为世界上运行最快的计算机，＂天河二号＂已经连续拿下了＂四连冠＂。
　　时任中国计算机学会高性能计算专业委员会秘书长张云泉在采访时说道，＂美国是感觉到了某种威胁，害怕我国一直占据超级计算机性能的世界冠军位置。首先点到了美国的＂痛处＂。因为在此之前，美国、日本等国一直处于超算领域领先位置，我们进步虽快，但也暴露了一个问题，就是我们一直忽略核心处理器的自主化，随时会被人卡脖子＂。
　　拥有自主知识产权的＂龙芯＂
　　但我们岂会轻易妥协，＂禁运＂不仅不会阻碍我国超算技术的发展，反而促进了我们在超算领域的自主研发。禁运第二年，安装在国家超级计算无锡中心的＂神威。太湖之光＂登顶世界冠军。除了运行速度引人瞩目，全面采用国产众核芯片＂申威＂和操作系统，软硬件完全国产化，这更激扬了国人志气。 不仅如此，华为在2019年9月推出的新一代麒麟芯片更是让很多国人大受鼓舞。中国超算发展的黄金二十年
　　在进入新世纪的二十年来，国家非常重视我国在超算领域的发展，给予了很大的政策倾斜和投入，所以才有了天津、深圳、济南、长沙、广州和无锡等地相继建成的6家国家级超算中心，和＂天河一号＂、＂神威蓝光＂、曙光＂星云＂、＂天河二号＂、＂太湖之光＂等超级计算机登上世界顶级超算阵容等成就。
　　超算事业早在上世纪90年代初就被写进863计划里面，后来被列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》中，并且计划到2020年达到千万亿次计算能力。＂现在回头看，当时的目标保守了，千万亿次我们2010年就达到了＂，国家863计划＂高效能计算机及应用服务环境＂重大项目总体专家组组长钱德沛教授说。他还说到，＂我国的‘超算’确实是走过了一条超常规发展之路。按照国际常规，20年计算速度提高100万倍，而我们在过去20年里，‘超算’运行速度提高了5000多万倍。＂
　　2019年7月6日在天津举行的＂纪念中国超算四十年暨国家超算天津中心成立十周年＂大会上，就已经对外公布的消息，‘天河’新一代百亿亿次（E级）超级计算机将于2021年前后研制完成。国家超算天津中心主任刘光明说：＂中国累计拿了13次世界第一，超算已经成了除高铁、航天之外，中国向世界展示的第三张名片。＂
　　新时代的中国名片
　　除了超级计算机之外，我国未来还会有光量子计算机。中国科学技术大学潘建伟院士在上海宣布，＂我国科研团队成功构建的光量子计算机，首次演示了超越早期经典计算机的量子计算能力，这表示中国在下一代量子技术的国际竞争中已经抢占战略制高点，为今后开发更快、更先进的超级计算机奠定了基础。未来它们将被广泛应用到军事、经济等各行各业给中国带来了巨大的好处。＂
　　如今，中国已成为世界上超级计算机数量最多的国家。但是我们只能称得上是超算大国，离强国之路还很远。虽然在国际TOP500强排行榜上，我国超级计算机上榜的数量与美国相当，可是这不能代表我们的水平，因为大部分是互联网应用的机器，而不是以超算为目的建立的系统。但是我们应该清楚地认识到，排名不是我们发展＂超算＂的根本目的，促进民生，将超算大规模应用、解决国家面临的挑战性问题、带动中国计算机产业的进步，才是我们更应该做的。#全球超级计算机榜单#