超级计算机

张　伟

随着电脑的普及，人们往往会将计算机等同于PC(个人电脑)。实际上，计算机可划分为大型机、小型机、个人计算机、巨型机、小巨型机和工作站6类。其中功能最强、运算速度最快、存储容量最大并且价格最贵的是巨型(也称超级)计算机。

1993年，美国劳伦斯·伯克利国家实验室、田纳西大学和德国曼海姆大学联合推出每半年评选一次的全球超级计算机500强评选，使得超级计算机厂商竞争更激烈，进步更快。

超级计算机最早主要是为了满足科学研究和军方的需要，这让它们显得“高深莫测”。随着人类科技的全方位发展使得需要超级计算机的领域日渐增多，超级计算机的商业价值也因此变得重要。超级计算机可分两类，采用专用处理器或者采用标准兼容处理器。前者可以高效地处理同一类型问题，而后者则可一机多用，使用范围比较灵活、广泛。专一用途计算机多见于天体物理学、密码破译等领域。据统计，500强超级计算机有232个是非专用系统，服务于军事、医药、气象、金融、能源、环境和制造业等众多领域。

世界上第一台真正意义上的超级计算机诞生于1963年8月。它就是被称为“巨型机之父”的西蒙·克雷设计制造的CDC6600。CDC6600共安装了35万个晶体管，运算速度为每秒百万次浮点运算。20世纪70年代中后期，以向量超级计算为主的超级计算机开始陆续出现，如CDCCyber205和克雷1号。值得一提的是，1975年诞生的“克雷1号”实现了当时绝无仅有的超高速——可持续保持每秒1亿次运算。而且，这台超级计算机的体积并不巨大，就像一套开口的沙发圈椅，靠背处立着12个一人高的“大衣橱”，占地不到7平方米，重量不超过5吨，共安装了约35万块集成电路。1992年，英特尔推出Paragon超级计算机，它成为历史上第一台突破万亿次浮点运算屏障的超级计算机。

2002年，日本研制出当时世界上运行速度最快的超级计算机“地球模拟器”，运算速度高达每秒65万亿次，被全球的科学家用于进行地球变暖、飓风、地震、火山等方面的研究，日本的汽车厂商也利用它进行碰撞试验和其他仿真活动。

1997年5月11日，这一天在人机挑战赛上可以说是历史性的一天。计算机在正常时限的比赛中首次击败了等级分排名世界第一的棋手。加里·卡斯帕罗夫以2.5：3.5输给IBM的计算机程序“深蓝”。机器的胜利标志着国际象棋历史的新时代。

在2007世界超级计算机500强中，462台由美国制造，其中283台在美国。这次占据榜首的仍然是安装在美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的“蓝色基因／L”，它由美国IBM公司制造，每秒可以进行280.6万亿次浮点运算。日本产超级计算机8年多来首次跌出前10名。日本目前速度最快的超级计算机“燕”仅列第14名，曾经辉煌一时的“地球模拟器”已跌至第20名。中国上榜计算机共10台(3台由IBM制造，6台由惠普制造，1台为国产曙光4000A)。

超级计算机能否建立像科幻电影《黑客帝国》一样的虚拟世界呢?据英国《新科学家》杂志报道，纽约布克海文国家实验室(BNL)的迈克尔·麦克圭根认为，在未来几年内将实现虚拟世界现实化，其逼真性完全能够“以假乱真”。麦克圭根指出，纽约布克海文国家实验室的世界上最快超级计算机蓝色基因／L可以建立人工虚拟世界。蓝色基因／L有18个组件架，每层组件架上有2000个标准计算机处理器，由此提供强大的运算处理能力。它可提供每秒103万亿次“浮点运算”。

根据推测，未来光子计算机的运算速度可能比今天的超级计算机快1000－1万倍。而一台具有5000个左右量子位的量子计算机可以在大约30秒内解决传统超级计算机需要100亿年才能解决的素数问题。

责任编辑赵新宇