如今，中國超級計算機(jī)研制、創(chuàng)新、應(yīng)用發(fā)展已經(jīng)走過40年。而剛剛過去的十年，是中國超級計算機(jī)技術(shù)創(chuàng)新與超級計算應(yīng)用創(chuàng)新深度融合、邁向新階段的十年。

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，多用于國家高科技領(lǐng)域和尖端技術(shù)研究。

超級計算機(jī)主要特點包括：極大的數(shù)據(jù)存儲容量和極快速的數(shù)據(jù)處理速度，一個國家的高性能的超級計算機(jī)，是國家科技發(fā)展水平和綜合國力的重要標(biāo)志。

從2009年起，中國已先后在天津、深圳、濟(jì)南、長沙、廣州、無錫建成6家國家級超算中心，現(xiàn)在就來了解一下。

國家超級計算天津中心

國家超級計算天津中心是由科技部于2009年5月批準(zhǔn)成立的首家國家級超級計算中心，由天津濱海新區(qū)和國防科技大學(xué)共同建設(shè)，國家超算天津中心不但部署著我國首臺千萬億次超算“天河一號”，而且這里還肩負(fù)著我國新一代百億億次超算“天河三號”研發(fā)的重任。

國家超級計算天津中心構(gòu)建有超算中心、云計算中心、電子政務(wù)中心、大數(shù)據(jù)和人工智能研發(fā)環(huán)境，是我國目前應(yīng)用范圍最廣、研發(fā)能力最強(qiáng)的超級計算中心，為全國的科研院所、大學(xué)、重點企業(yè)提供了廣泛的高性能計算、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等高端信息技術(shù)服務(wù)。

目前“天河一號”已構(gòu)建起石油勘探數(shù)據(jù)處理、動漫與影視特效渲染、生物基因數(shù)據(jù)處理、高端裝備制造設(shè)計與仿真、地理信息處理、云計算等應(yīng)用基礎(chǔ)平臺，吸引了石油勘探、影視特效制作和云計算等一批企業(yè)落戶在國家超級計算天津中心附近，形成產(chǎn)業(yè)聚集效應(yīng)。

此外，“天河一號”結(jié)合天津及周邊地區(qū)產(chǎn)業(yè)需求，探索建立3D虛擬港口顯示監(jiān)控、智慧城市智能交通系統(tǒng)、政府集中電子政務(wù)信息系統(tǒng)以及對各區(qū)縣和功能區(qū)的高端產(chǎn)業(yè)支持等。

今年7月份，在天津濱海新區(qū)舉行的“紀(jì)念中國超級計算事業(yè)發(fā)展四十年暨國家超級計算天津中心成立十周年”活動上，國防科大副校長黎湘表示，圍繞超級計算技術(shù)創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化，天津逐步建立起從高性能芯片、自主操作系統(tǒng)、高性能服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫等較為完善的自主信息產(chǎn)業(yè)，成為高端信息技術(shù)創(chuàng)新、轉(zhuǎn)化和引領(lǐng)的示范基地。

國家超級計算深圳中心

國家超級計算深圳中心于2009年11月16日正式啟動建設(shè)，并在2011年建成并投入運行。

國家超級計算深圳中心(深圳云計算中心)配置國產(chǎn)曙光6000超級計算機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在2010年5月經(jīng)世界超級計算機(jī)組織實測確認(rèn)，運算速度達(dá)每秒1271萬億次(峰值3000萬億次)，排名世界第二，該系統(tǒng)于2011年11月16日投入運行。

據(jù)了解，國家超級計算深圳中心有完備的基礎(chǔ)設(shè)施、高性能計算服務(wù)、云計算服務(wù)、IDC服務(wù)以及鵬云公共服務(wù)平臺。

在承擔(dān)國家重點任務(wù)的同時，該中心以鵬云公共服務(wù)平臺為主體，重點打造“五云一單一店”(政務(wù)云、教育云、健康云、工業(yè)云、測試云以及電子賬單和云計算應(yīng)用商店)，其中教育云覆蓋了深圳10個區(qū)的各個中小學(xué)校，用戶達(dá)35萬人；健康云對接了75家公立醫(yī)院，電子病歷超過98萬份，單月預(yù)約掛號量超過32萬人次，累計放號1600萬人次。

據(jù)介紹，該中心現(xiàn)已成為全球唯一向社會提供高性能計算、云計算和IDC等多元化業(yè)務(wù)服務(wù)的超算中心。

國家超級計算深圳中心的計算資源被廣泛應(yīng)用于氣象預(yù)報、科研、基因測序、工業(yè)仿真等關(guān)鍵領(lǐng)域，不僅使預(yù)報高級別臺風(fēng)預(yù)警信號的時間從“提前2個小時”提升至“提前10多分鐘”，助力深圳成為行車平均速度最快的一線城市，還成為華大基因、華強(qiáng)動漫、大疆創(chuàng)新等深圳創(chuàng)新標(biāo)桿企業(yè)的動力引擎，堪稱粵港澳大灣區(qū)的科技創(chuàng)新“加速器”。

據(jù)了解，由國家超級計算深圳中心所承擔(dān)的國家發(fā)改委云計算重點示范工程項目，也是國內(nèi)第一個超級計算云平臺——深圳市城市公共服務(wù)云平臺即將啟動運行。

國家超級計算長沙中心

國家超級計算長沙中心于2010年10月由科技部批準(zhǔn)組建，成為繼天津和深圳之后獲批建設(shè)的第三家國家級超級計算中心。

2014年11月，國家超級計算長沙中心在湖南大學(xué)正式運營。國家超級計算長沙中心采用主機(jī)采用國防科技大學(xué)“天河”超級計算設(shè)備，全系統(tǒng)峰值計算性能1372萬億次，全系統(tǒng)內(nèi)存容量106TB，磁盤總?cè)萘?.43PB；圍繞人工智能和大數(shù)據(jù)等新興領(lǐng)域，建有“天河﹒天馬”高性能集群系統(tǒng)，系統(tǒng)計算峰值能力超10PFlops (CPU +GPU)。

湖南師范大學(xué)數(shù)學(xué)與計算機(jī)科學(xué)學(xué)院計算系主任劉宏曾接受媒體采訪時介紹，“天河一號”每秒40GB通信帶寬，相當(dāng)于1秒鐘內(nèi)下載5部高清電影；從仿真設(shè)計、醫(yī)藥研發(fā)到臺風(fēng)預(yù)報、能源勘測，它都有用武之地。

2019年6月13日，第10屆“國際空間軌道優(yōu)化大賽（簡稱GTOC）”成績揭曉，由國家超級計算長沙中心“天河一號”超級計算機(jī)提供計算支撐的國防科技大學(xué)與西安衛(wèi)星測控中心組成的聯(lián)隊（NUDT&XSCC）最終以3101分的優(yōu)異成績奪得冠軍，這是中國代表隊在該項賽事中首次奪冠，打破了歐美參賽隊對該賽事冠軍的壟斷，同時也為中國贏得了下屆GTOC的主辦權(quán)！

自2011年試運行以來，國家超級計算長沙中心已經(jīng)為氣象、國土、水利、衛(wèi)生、交通等公共服務(wù)部門提供了高性能的計算平臺服務(wù)，主要用戶達(dá)40余家，涉及科學(xué)研究、公共服務(wù)、工業(yè)產(chǎn)業(yè)和文化產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域，主機(jī)系統(tǒng)平均利用率處于國內(nèi)超算中心的中上水平。

國家超級計算濟(jì)南中心

國家超級計算濟(jì)南中心于2011年10月27日在濟(jì)南正式揭牌，該中心由山東省科學(xué)院建設(shè)、運營和維護(hù)。

國家超級計算濟(jì)南中心建有中國首臺全部采用國產(chǎn)CPU和系統(tǒng)軟件構(gòu)建的千萬億次計算機(jī)系統(tǒng)，標(biāo)志著中國成為繼美國、日本之后能夠采用自主CPU構(gòu)建千萬億次計算機(jī)的國家。

2011年10月，經(jīng)國家權(quán)威機(jī)構(gòu)測試，國家超級計算濟(jì)南中心的神威藍(lán)光超級計算機(jī)系統(tǒng)持續(xù)性能為0.796PFlops(PetaFlops，千萬億次浮點運算/秒)，LINPACK效率為74.4%，性能功耗比超過741MFlops/W(百萬次浮點運算/秒·瓦)，組裝密度和性能功耗比居世界先進(jìn)水平，系統(tǒng)綜合水平處于當(dāng)今世界先進(jìn)行列，實現(xiàn)了國家大型關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施核心技術(shù)的“自主可控”目標(biāo)。

自成立以來，國家超級計算濟(jì)南中心在海洋科學(xué)、信息安全、電子政務(wù)、氣候氣象、工業(yè)設(shè)計、生物信息、航空航天、智慧城市及科學(xué)計算等領(lǐng)域已形成一系列重大應(yīng)用，產(chǎn)生一批世界領(lǐng)先的科技成果，發(fā)展省內(nèi)外用戶單位四百多家，提供5000多批次的計算和模擬仿真服務(wù)，超級計算機(jī)資源平均利用率在70%以上，為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防安全和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

2018年8月，神威E級超算原型機(jī)在國家超級計算濟(jì)南中心完成部署。2019年5月，國家超級計算濟(jì)南中心科技園啟用暨戰(zhàn)略合作簽約活動在濟(jì)南舉行，這一國際首個超級計算科技園區(qū)宣告開園啟用。

國家超級計算廣州中心

2014年6月29日，國家超級計算廣州中心應(yīng)用推廣大會在廣州召開，科學(xué)技術(shù)部副部長曹健林向廣州超級計算中心授予了“國家超級計算廣州中心”和“中國（廣州）計算科學(xué)服務(wù)中心”牌匾，這標(biāo)志著廣州躋身國家級超級計算中心行列。

國家超級計算廣州中心業(yè)務(wù)主機(jī)——“天河二號”超級計算機(jī)系統(tǒng)是國家十二五863計劃重大項目的標(biāo)志性成果。

自2013年研制成功以來，“天河二號”以峰值計算速度每秒5.49億億次、持續(xù)計算速度每秒3.39億億次、能效比每瓦特19億次雙精度浮點運算的超強(qiáng)性能，在超級計算機(jī)500強(qiáng)排行榜上連續(xù)六次排名世界第一，成為世界超算史上第一臺連續(xù)六次奪冠的超級計算機(jī)，打破超算領(lǐng)域世界紀(jì)錄；同時在更能代表實際應(yīng)用性能的HPCG排行榜上獲得了自該榜單設(shè)立以來的“五連冠”。

自2013年成立以來，國家超級計算廣州中心與一批企事業(yè)單位在氣象預(yù)報、新能源、新材料、生物醫(yī)藥、節(jié)能環(huán)保、新文化產(chǎn)業(yè)方面展開深入合作。

例如，廣州市氣象局與國家超級計算廣州中心合作搭建的基于“天河二號”的3公里、1公里分辨率氣象預(yù)報系統(tǒng)已上線開始業(yè)務(wù)運行，在我國率先實現(xiàn)超算技術(shù)在民間氣象預(yù)報行業(yè)的應(yīng)用，顯著提高了廣州市氣象局精細(xì)化數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)的計算時效：華南3km數(shù)值模式系統(tǒng)（空間網(wǎng)格數(shù)913′513′65，預(yù)報時效72小時）的計算時間從114分鐘縮短到56分鐘；

廣東省1km精細(xì)化數(shù)值模式系統(tǒng)（空間網(wǎng)格數(shù)1201′901′65，預(yù)報時效6小時）實現(xiàn)了逐12分鐘的滾動訂正預(yù)報。

廣州市氣象臺副臺長廖菲接受采訪時表示，國家超級計算廣州中心為提升氣象預(yù)測運算速度，為突發(fā)性強(qiáng)天氣的預(yù)警預(yù)報提供了重要的預(yù)報技術(shù)支撐。

在生物醫(yī)藥業(yè)領(lǐng)域，“天河二號”上開展了面向埃博拉病毒和寨卡的虛擬藥物篩選，一天內(nèi)可以完成世界上已知結(jié)構(gòu)的4200萬小分子化合物的篩選工作，這是國際上目前最快的已知化合物篩選，為針對未知突發(fā)性病毒的快速虛擬藥物篩選提供了有效手段。

國家超級計算無錫中心

2016年6月20日，江蘇省科技廳聯(lián)合無錫市政府在無錫舉行“神威·太湖之光”超級計算機(jī)新聞發(fā)布活動，同時啟動國家超級計算無錫中心。

國家超級計算無錫中心由清華大學(xué)管理運營，其核心設(shè)備——“神威·太湖之光”是世界上首臺峰值運算性能超過每秒十億億次浮點運算能力的超級計算機(jī)，該運算系統(tǒng)全面采用了由國家高性能集成電路設(shè)計中心通過自主核心技術(shù)研制的國產(chǎn)“申威26010”眾核處理器。

值得一提的是，“神威·太湖之光”是我國第一臺全部采用國產(chǎn)處理器構(gòu)建的世界排名第一的超級計算機(jī)。

在2016年全球超級計算大會上，基于“神威·太湖之光”的“千萬核可擴(kuò)展全球大氣動力學(xué)全隱式模擬”應(yīng)用項目獲得國際高性能計算應(yīng)用領(lǐng)域最高獎——“戈登貝爾獎”。

據(jù)了解，這是我國超算應(yīng)用團(tuán)隊近30年來首次獲得這一有著“超算應(yīng)用諾獎”之稱的全球最高獎。

在2017年11月舉行的全球超級計算大會上，由清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系80后副教授付昊桓帶領(lǐng)團(tuán)隊完成的“非線性大地震模擬”，獲得國際高性能計算應(yīng)用領(lǐng)域最高獎“戈登·貝爾”獎。

這是基于“神威·太湖之光”超級計算機(jī)的應(yīng)用第二次拿下該獎。同時，“神威·太湖之光”超級計算機(jī)以每秒12.5億億次的峰值計算能力以及每秒9.3億億次的持續(xù)計算能力，再次斬獲全球超級計算機(jī)排名榜單TOP500第一名。

國家超級計算無錫中心依托“神威·太湖之光”計算機(jī)系統(tǒng)，面向生物醫(yī)藥、海洋科學(xué)、油氣勘探、氣候氣象、金融分析、信息安全、工業(yè)設(shè)計、動漫渲染等領(lǐng)域提供計算和技術(shù)支持服務(wù)，為我國科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供平臺支撐。

“超級計算機(jī)已成為體現(xiàn)國家創(chuàng)新能力的國之利器?！?/p>

科技部高新司副司長梅建平在7月份天津濱海新區(qū)舉行的“紀(jì)念中國超級計算事業(yè)發(fā)展四十年暨國家超級計算天津中心成立十周年”活動上表示，下一步中國將研究建設(shè)完善國家超算基礎(chǔ)設(shè)施，從全國一盤棋來設(shè)計和整體布局，支持在重點區(qū)域建設(shè)國家級超算中心，“希望這些超算中心連接起來，成為真正的國家超算網(wǎng)絡(luò)，形成全國超算資源共享的新格局?！?/p>

據(jù)了解，國家超級計算鄭州中心近期獲得科技部批復(fù)籌建，成為中國第七個國家級超算中心，這也是科技部出臺認(rèn)定管理辦法后批復(fù)籌建的首家國家超級計算中心。