級計算機(jī)" target="_blank">超級計算機(jī)(Super computer)，是指能夠執(zhí)行一般個人電腦無法處理的大量資料與高速運算的電腦。就超級計算機(jī)和普通計算機(jī)的組成而言，構(gòu)成組件基本相同，但在性能和規(guī)模方面卻有差異。超級計算機(jī)主要特點包含兩個方面：極大的數(shù)據(jù)存儲容量和極快速的數(shù)據(jù)處理速度，因此它可以在多種領(lǐng)域進(jìn)行一些人們或者普通計算機(jī)無法進(jìn)行的工作。
級計算機(jī)(巨型計算機(jī))是相對于大型計算機(jī)而言的一種運算速度更高、存儲容量更大、功能更完善的計算機(jī)。它通常是指每秒中能運算5000萬次以上、存儲容量超過百萬個字節(jié)的電子計算機(jī)。 [9] 超級計算機(jī)信息處理能力比個人計算機(jī)快一到兩個數(shù)量級以上，它在密集計算、海量數(shù)據(jù)處理等領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。作為高性能計算技術(shù)產(chǎn)品的超級計算機(jī)，又稱巨型機(jī)，是與高性能計算機(jī)或高端計算機(jī)相對應(yīng)的概念。
超級計算機(jī)具有很強(qiáng)的計算和處理數(shù)據(jù)的能力，主要特點表現(xiàn)為高速度和大容量，配有多種外部和外圍設(shè)備及豐富的、高功能的軟件系統(tǒng)。超級計算機(jī)采用渦輪式設(shè)計，每個刀片就是一個服務(wù)器，能實現(xiàn)協(xié)同工作，并可根據(jù)應(yīng)用需要隨時增減。以我國第一臺全部采用國產(chǎn)處理器構(gòu)建的“神威·太湖之光”為例，它的持續(xù)性能為9.3億億次/秒，峰值性能可以達(dá)到12.5億億次/秒。通過先進(jìn)的架構(gòu)和設(shè)計，實現(xiàn)了存儲和運算的分開，確保用戶數(shù)據(jù)、資料在軟件系統(tǒng)更新或CPU升級時不受任何影響，保障了存儲信息的安全，真正實現(xiàn)了保持長時、高效、可靠的運算并易于升級和維護(hù)的優(yōu)勢。
8月22日電 (記者劉霞)兩位科學(xué)家在最新一期《科學(xué)進(jìn)展》雜志上撰文提出了一種新的計算機(jī)制造方法：用液晶構(gòu)建計算機(jī)，這種計算機(jī)將使用分子的朝向來存儲數(shù)據(jù)，其計算方式類似量子計算機(jī)，但比量子計算機(jī)更容易構(gòu)建，有望比傳統(tǒng)計算機(jī)處理更多信息。
來自斯洛文尼亞盧布爾雅那大學(xué)的伊格·科斯和美國麻省理工學(xué)院的約恩·鄧克爾提出了一個使用向列型液晶而非電子器件作為基本構(gòu)件建造新型計算機(jī)的方案。他們認(rèn)為，液晶中的漣漪和瑕疵，可用來制造這種新型計算機(jī)。
液晶由棒狀分子組成，這些分子能像流體一樣晃動，但在向列型液晶中，這些分子大多彼此平行。對于電視屏幕等設(shè)備，在制造過程中必須去除朝向錯誤方向的奇怪分子，但這些缺陷是構(gòu)建液晶計算機(jī)的關(guān)鍵。
研究人員指出，在普通計算機(jī)內(nèi)，信息被存儲為一系列1和0，而在液晶計算機(jī)中，信息將被轉(zhuǎn)換成一系列有缺陷的朝向，根據(jù)朝向的不同，液晶缺陷可編碼為不同的值。電場可用來操縱分子進(jìn)行基本計算，類似于普通計算機(jī)內(nèi)簡單的邏輯門電路的工作方式，在所提出的新型計算機(jī)上，這些計算將顯示為在液體內(nèi)傳播的波紋。
因為液晶計算機(jī)不會只使用0和1，所以它的一些計算將類似于量子計算機(jī)的工作方式，量子計算機(jī)的基礎(chǔ)存儲單位量子比特可以為疊加狀態(tài)，因此可同時處理比傳統(tǒng)計算機(jī)更多信息。而且，由于液晶技術(shù)相當(dāng)先進(jìn)，用它們來構(gòu)建計算機(jī)或不會像構(gòu)建量子計算機(jī)那樣耗時。
研究人員指出，其他實驗中已成功地用電場將液晶缺陷移動并組裝成圖案，因此構(gòu)建向列型液晶計算機(jī)最基本的技術(shù)已經(jīng)存在。
在全球競爭格局當(dāng)中，超級計算機(jī)一直是大國之間競爭的焦點之一，目前真正有能力加入超級計算機(jī)俱樂部的，也就那么幾個國家。
對于普通人來說，超級計算機(jī)是一個非常遙遠(yuǎn)的事情，平時大家也用不到超級計算機(jī)，但是對于一個國家來說，超級計算機(jī)具有非常重要的戰(zhàn)略意義。
超級計算機(jī)擁有強(qiáng)大的計算和處理數(shù)據(jù)的能力，它的計算能力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通的計算機(jī)。
正因為超級計算機(jī)具有強(qiáng)大的處理能力，它在科學(xué)研究、模擬實驗、天氣預(yù)測、航空航天、軍事、生活服務(wù)、工業(yè)制造等方面都具有非常重要的作用。
比如我國在2011年發(fā)射天宮一號空間站之前，就利用“神威·太湖之光”超級計算機(jī)進(jìn)行了大規(guī)模并行模擬，為天宮一號飛行試驗提供重要數(shù)據(jù)支持。
也正因為超級計算機(jī)具有廣泛的應(yīng)用，所以目前一些大國都非常重視對超級計算機(jī)的投入，而且超級計算機(jī)的運算能力也越來越強(qiáng)。
美國當(dāng)?shù)貢r間5月30日，國際超算組織宣布，位于美國橡樹嶺國家實驗室的超級計算機(jī)Frontier在第59屆、2022年國際超算Top500名單中勇奪榜首，其運算速度達(dá)到每秒1.1百億億次，這也是目前在國際上公布的首臺取得每秒百億億次運算性能的計算機(jī)。
排在美國之后的是日本，由富士通建造、安裝在日本神戶RIKEN計算科學(xué)中心的富岳(Fugaku)超級計算機(jī)，其運速達(dá)到每秒44.2億億次;
排在第3位的是位于芬蘭的LUMI超級計算機(jī)，其運速達(dá)到15.19億億次(這個超級計算機(jī)隸屬歐洲高性能計算聯(lián)合事業(yè)部) 。
另外排在第4和第5位的超算分別是美國的頂點和山脊。
而在超級計算機(jī)全球排名前十當(dāng)中，中國有兩個上榜，分別是排在第六位的神威.太湖之光以及排在第9位的天河2號。
其中神威.太湖之光的運速為每秒9.3億億次，天河2號的運速為每秒6.144億億次。
中美兩國超級計算機(jī)對比。
看到目前全球超級計算機(jī)排名當(dāng)中，前5被美國、日本和歐洲占據(jù)，而中國最強(qiáng)的超算只能排在全球第6位，而且運速要遠(yuǎn)低于美國Frontier，中國網(wǎng)友或多或少都會有一些失望。
但大家也不用過于氣餒，從整體來說，其實目前我國超級計算機(jī)的實力還是很強(qiáng)的，而且跟美國的差距也一直不斷縮小。
要知道我國的超級計算機(jī)起步是相對比較晚的，在上世紀(jì)80年代，我國因為沒有超級計算機(jī)而受到歐美的一些限制。
比如上世紀(jì)80年代初，當(dāng)時我國的石油工業(yè)部向美國購買了一臺IBM大型機(jī)，雖然經(jīng)過一系列的交涉，美國最終同意出售，但我們的科研人員并不能隨意使用。
當(dāng)時美國為了防止技術(shù)泄露，要求中國把這臺超級計算機(jī)關(guān)在一座透明的玻璃房子內(nèi)，并進(jìn)行24小時監(jiān)控，禁止隨意進(jìn)入。
看到美國這種做法，我國科技人員哪咽得下這口氣，所以我國就開始攻克超級計算機(jī)難題，最終在1983年，第一臺億次巨型計算機(jī)銀河1號研制成功，我國也成為繼美日之后，第三個能夠獨立研究超級計算機(jī)的國家。
而且經(jīng)過幾十年的發(fā)展之后，我國的超級計算機(jī)已經(jīng)不斷縮小跟美國和日本的差距，甚至一度超越美國和日本。
雖然目前美國的超級計算機(jī)奪回了全球第一的位置，但他們也不敢永遠(yuǎn)保證處于第一。
比如2010年我國天河一號超級計算機(jī)成功研制，以每秒4700萬億次的速度一舉超越了美國超級計算機(jī)美洲虎，成為了世界運算速度最快的計算機(jī)。
超級計算機(jī)在未來的人類科技發(fā)展中具有不可替代的作用，可以在方方面面大顯神威。
在提及超級計算機(jī)的應(yīng)用前景中，大家普遍會舉一個例子，那就是模擬地球的氣象。我們知道，地球的大氣是一個極其復(fù)雜的系統(tǒng)，任何微小的變化都有可能帶來巨大的影響，比如蝴蝶效應(yīng)。如果我們能夠利用超級計算機(jī)處理全球氣象衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，那么就可以模擬大氣、海洋等系統(tǒng)的變化，預(yù)測海嘯甚至是地震等自然災(zāi)害的發(fā)生概率。
在航天航空領(lǐng)域，超級計算機(jī)也有許多發(fā)揮的空間。在飛機(jī)研制的過程中，超級計算機(jī)可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué)、電磁模擬等方面的計算，提高研發(fā)效率。還有我國在2011年發(fā)射天宮一號空間站之前，就曾經(jīng)利用“神威·太湖之光”超級計算機(jī)進(jìn)行了大規(guī)模并行模擬，為天宮一號飛行試驗提供重要數(shù)據(jù)支持。
甚至目前肆虐全球的新冠疫情，也需要人類借助超級計算機(jī)的力量來對抗。我國科學(xué)家利用超級計算機(jī)對新冠病毒進(jìn)行基因測序，成功地讓我們成為了最早研發(fā)出新冠疫苗的國家之一。
看得出來，超級計算機(jī)對于一個國家未來的科技發(fā)展至關(guān)重要，所以每一個有一定實力的國家都會發(fā)展這個技術(shù)，我國也不例外。
眾所周知，西方國家對于我國的科技發(fā)展一直采取封鎖態(tài)度，超算領(lǐng)域也不例外。上個世紀(jì)，我國曾經(jīng)進(jìn)口了一臺超級計算機(jī)。然而，這臺被放置在我國土地上的超級計算機(jī)，我國科學(xué)家卻不能觸碰，只能把數(shù)據(jù)給外國人，讓外國人計算后提供結(jié)果。因此，我國迫切需要自己的能力，來建造真正屬于我們的超級計算機(jī)。
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