“神算子”：超级计算机

王嘉兴

比赛现场中的小型超级计算机

除了呼呼的风扇声，赛场一片沉寂，在场的上百名大学生紧盯着电脑，手指飞快地敲击键盘。

这群平均年龄不到22岁的大学生，面对的是当下最前沿的研究：机器阅读理解、获2017年诺贝尔化学奖的冷冻电镜技术、美国国家航空航天局的流体力学模拟软件……

这是2018年世界大学生超级计算机竞赛（简称ASC18）的现场，在2天20小时的规定时间里，每个队伍需要自己搭建小型超级计算机，完成组委会布置的4道题目，运算的结果将作为最后成绩的评分依据。

参加此次比赛的清华大学大四学生李北辰队伍搭建的机器运算能力，约为l万台现在市面上主流家用电脑运算能力之和，但相比目前世界上最快的超级计算机“神威·太湖之光”，运算能力还不到百分之一。

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超级计算机

超级计算机是一种超大型电子计算机，具有很强的计算和处理数据的能力，主要特点表现为高速度和大容量。现有的超级计算机运算速度大都可以达到每秒一太（万亿）次以上，堪称“神算子”。超级计算机能在几天或几小时里，处理一般计算机半年乃至几年才能处理完的工作。

超级计算机多用于国家高科技领域和尖端技术研究，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重要意义。

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这是一个以万亿为计量单位的世界。

在超级计算机领域，有着一份世界500强榜单。根据最新排名，如果一台机器的运算能力达不到500万亿次每秒，它将被无情地“除名”。衡量超级计算机的标准“简单粗暴”：运算速度足够快。

这份榜单每隔半年更新一次，总是能引起全世界的关注。从2013年至今，中国自主研发的超级计算机就一直稳坐榜首。最近两年，这个位置属于“神威·太湖之光”，它的峰值运算速度达到每秒12.5亿亿次，“1”后面17个“0”，大致相当于200万台普通电脑同时运行。

中国的超级计算机中心

在国家超级计算济南中心，“神威·蓝光”超级计算机黑色的机箱紧密排布，围成一个大圈，被小心安放在数百平方米的一楼大厅内。当这台研发费用数亿元的机器运转时，功耗是1兆瓦，大致相当于1.5万户家庭的家电功率总和，每年仅电费一项支出就接近2000万元人民币。

超级计算机里日夜运行着全国各地发来的运算指令，不管是天文观测、航空模拟计算，还是天气预报、生物医疗等日常生活的需求，都需要超级计算机的支撑。

超级计算机的独门绝技

当你拿起智能手机，向语音助手询问天气，远在美国的超级计算机在不到1秒的时间里就能理解你的意思。中央气象台每天发布的气象信息，则由济南、广州、无锡等地的超级计算机共同计算得出。

大量影視公司利用它进行后期特效处理，传统制造业也倚仗这个技术，部分公司洗衣液的瓶子都是超级计算机设计的。

有了超级计算机，研究者可以模拟出人类器官对药物的反应，大大缩短新药的研发时间，节省成本。在抗埃博拉病毒药物的筛选中，超级计算机能够在一天内完成超过4000万分子化合物的筛选，以最快的速度应对爆发性恶性传染病。

此外，使用超级计算机进行核爆炸模拟还是美国研究核武器的方式。

过去，超级计算机的主要任务是进行科学计算。最近几年，有关人工智能的运算请求也越来越多。