导语：有史以来最强的超级计算机有多快？它比科幻更科幻！地球上的一切，都在它的计算之中。它就像个望远镜，可以帮助你去发现未知；它又像一个水晶球，可以模拟很多极端状态下这个事物发展的变化。超算领域的中国年已来到，看看国家超级计算无锡中心副主任付昊桓怎么说！
超级计算机有多快?
超级计算机其实和大家每天刷微信的手机，每天追剧的iPad本质上没有很大区别，它就是一个很大的电脑。现在小小的手机如果放在二十年前，就是当时世界上最快的超级计算机。那么二十年过去后，现在超级计算机的计算力到底有多快呢？
比科幻作家大开脑洞的科学幻想还要更快！
刘慈欣在《三体》里描述世界上最快的超级计算机每秒种可以进行超过五百万亿次计算。但实际在《三体》出版前的几个月，2008年美国IBM“走鹃”超级计算机的速度就已经达到了每秒一千万亿次。所以现实中的超级计算机已经超越了科学的幻想。而现在世界上最快的超级计算机的每秒计算速度是9.3亿亿次，两个亿叠在一起，就是科幻世界的186倍。
它的机智堪比现代诸葛亮
去年可以算是超算领域的中国年，因为无锡超算运营的“神威·太湖之光”超级计算机，首次成为全国产的世界上最快计算机。超级计算机这么快，到底是用来干什么的呢？我们可以先谈谈一位古人，智慧的化身——诸葛亮。他比较会借东西，典型案例就是把江东著名的高富帅，周瑜先生气得吐血的两件事，一件叫草船借箭，另一件叫借东风。但实际这个东风不是借来的，而是孔明先生夜观天象后做出的精准预报。
若在今天，孔明先生除了当丞相，他还应该当中国气象局的首席天气预报师。但现在的气象不是人来夜观，而是通过卫星及其他观察手段，再用数值模拟对短期天气或长期气候的变化做出一个预测，这个就是超级计算机一个非常传统的应用领域。
我小时候读《三国演义》时，还有一个让我觉得特别神奇的就是孔明先生造的木牛流马，这就涉及到超级计算机两大应用领域。第一个是工业制造，例如神州飞船、天宫1号、天宫2号、蛟龙号。所有国之重器的研发需要超级计算机提供数字的风洞，数值水池，以便在虚拟环境中验证在各种条件下，它如何去工作。
第二个是机器学习与大数据处理。木牛流马可以自动地运输粮草，不需要让人看着，而现在的高科技公司例如谷歌、百度等也都在研发自动驾驶的汽车。这背后便是人工智能，我们需要用深度学习的方法与海量数据去训练机器学会驾驶的技能。
超算坎坷的发展历程
虽然现在中国超算已经有了世界第一的系统，但是它的发展历程并不是一帆风顺的。1960年左右，美国和前苏联对刚刚建国十年的新中国实施了技术封锁。就在这样的条件下，
1965年中国的第一块集成电路板在上海诞生了，比美国仅仅落后了5年。
1989年，美国又开始限制它的超级计算机出口到中国，中国若想买，除了要付出非常昂贵的价格外，还要把买来的超级计算机放在一个玻璃房子里，然后由美国派人看守，这就像是中国国土上一块技术的“飞地”。所以我们中国的科研人员，特别是科研政策的制定人员，便痛定思痛决定重启国产超级计算机的研制任务。1993年曙光一号研制成功，仅仅过了三天，西方就取消了对中国超级计算机出口的限制。
2015年的4月，美国政府针对中国四家与超级计算相关的机构实施芯片禁运。这个禁运对当时天河二号的系统升级造成了巨大影响，但是美国人没想到，一年之后“神威·太湖之光”系统横空出世。它成为了世界第一，而且是全国产的世界第一，这对美国禁运是一个强有力的回应。
超级计算的挑战性
一个超级计算机里有上千万个核，设想一下，如果一个核是一个人，那么一台计算机系统就相当于一个千万人口的超级大都市。假设你是千万人口都市的市长，或者说你是“神威·太湖之光”这台上千万核计算机的程序员，要把这个程序写明白，是一个非常大的挑战。
正是因为这样的挑战性，1987年美国计算机领域的前辈，戈登·贝尔先生设立了一个奖项，专门奖励在这样一个大规模并行的系统上取得了最好并行性能的科研成果。2016年随着“神威·太湖之光”的发布，中国的研究团队首次入围了戈登·贝尔奖。这证明了我们整个领域经过多年的努力、研发后，在软件方面实现了一定的突破。
整个机器峰值性能超过40%，高效利用钛合金微结构演化一个相场模拟，可以给近海的渔民与军舰保驾护航，提供全球海浪1公里分辨率的模式程序。我们最终获奖的全球大气动力方程的求解器可以支持对大气动力500米分辨率的模拟。
超级计算可以多应用
这样的模拟可以带来什么样的改变呢？刘禹锡有一首诗，叫做“东边日出西边雨，道是无晴却有晴”。现在大部分的天气预报中，只要你在一个城市里，不管你是有晴还是无晴，基本上大家都是一起下雨，一起日出。但有了太湖之光的计算力与求解器，有了高分辨率之后，我们就可以进行更精细的天气预报与模拟。甚至我们可以算一算明天的雨什么时候下到清华，什么时候下到北大，什么时候下到四环，这些都可以去计算与模拟。
在超算的机房里，有一个标语叫做“计算无极限，挑战无止境”。其实这么多年来，超级计算机硬件系统与软件系统不断提升的背后，是人类对于科学问题、工程问题与未知世界一个永无止境探索的过程。我们通常比喻超级计算机就像个望远镜，它可以帮助你去发现未知；它又像一个水晶球，可以模拟很多极端状态下事物发展的变化。我们的计算能力越强，科学家就可以看得越清楚。
如果超级计算机可以聚集足够多的医疗数据，也许就可以训练出一个可以诊治各种疑难杂症的超级医生。如果有足够多的网购数据，也许就能训练出一个能够掌握你的数据或整个世界经济脉搏的超级分析师。假如我们有足够的程序数据去训练，也许在不久的将来，我们就有一个能够自动编写完美程序的超级码农。
未来在各个领域都有各种各样的可能性，也许超级计算机所提供的超强计算力会成为人类社会持续探索过程当中一个不可或缺的强劲动力！
Q：超级计算机的能耗大概是怎样的？
A：实际上能耗是现在超算领域需要去解决的关键性问题。“神威·太湖之光”这台机器，需要的耗电量是15兆瓦。整个清华大学的耗电量大概是6兆瓦，所以相当于两个半清华大学。这个能耗是非常大的，我们往下一步，能耗效率就需要进一步提升。比如计算性提高10倍，但能耗只提高一两倍，这就是我们在研究的重要领域。
Q：在研究超级计算机的过程中，肯定会有一些新技术的诞生，这些对于普通人日常的设备，例如手机、电脑等会有怎样的应用场景？
A：这个与我们日常生活可能还有一些距离，但是大家用的服务背后都有这些计算，比如说你买一个理财产品，那么投资机构需要去做风险分析，因为它有各种各样不同的投资策略，每一个策略会有怎样的风险是可以通过计算去做一些相应的估计。
你最想让超级计算机为你做什么？
1. 超精准的天气预报，告诉我几点会下雨，妈妈再也不用担心我没带伞！
2. 成为我的私人金融分析师，帮助我投资发大财。
3. 监督我的身体健康，为家人看病，诊断各种疑难杂症。
4. 嘿嘿嘿…好好让它算算我到底啥时候能脱单！
特别感谢创业邦、猎云网、极客公园、品玩 、硅谷动力、风颂、中谷跨境服务中心 、将门、上海双创投资中心 、活动行对《未来简说》的大力支持！