超級(jí)計(jì)算機(jī)（英語(yǔ)：Supercomputer），簡(jiǎn)稱超算，是指由數(shù)千甚至更多處理器組成、能計(jì)算普通計(jì)算機(jī)不能完成的大型復(fù)雜問(wèn)題的計(jì)算機(jī)，被譽(yù)為“計(jì)算機(jī)中的珠穆朗瑪峰”，“現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的大腦”。
首先需要明確，超級(jí)計(jì)算機(jī)也是計(jì)算機(jī)，普通計(jì)算機(jī)所具有的部件它全具備，只是超算的規(guī)模與性能要比普通計(jì)算機(jī)強(qiáng)大很多個(gè)數(shù)量級(jí)。超級(jí)計(jì)算機(jī)由大量的計(jì)算節(jié)點(diǎn)組成，每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)由CPU（中央處理器，必備）和GPU（圖形處理單元，不是必備）組成，計(jì)算節(jié)點(diǎn)由高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)。除此之外，整個(gè)系統(tǒng)還包括大規(guī)模存儲(chǔ)系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和冷卻系統(tǒng)等。超級(jí)計(jì)算機(jī)和普通計(jì)算機(jī)相比，一是具有極大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量，二是具有極快速的數(shù)據(jù)處理速度，因此它可以在多種領(lǐng)域進(jìn)行普通計(jì)算機(jī)無(wú)法勝任的高速運(yùn)算，成為解決重大工程和科學(xué)難題時(shí)難以取代的工具。
超級(jí)計(jì)算機(jī)速度以每秒浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)'FLOPS'（floating-point operations per second）來(lái)作度量單位，現(xiàn)代超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度大都可以達(dá)到每秒一千萬(wàn)億次（PFLOPS）以上。
超級(jí)計(jì)算機(jī)的研究水平?jīng)Q定了一個(gè)國(guó)家的尖端科研實(shí)力。超算是解決國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展、國(guó)防建設(shè)等領(lǐng)域重大挑戰(zhàn)性問(wèn)題的重要手段，已成為世界各國(guó)爭(zhēng)奪的一個(gè)戰(zhàn)略制高點(diǎn)。簡(jiǎn)而言之，超算是名副其實(shí)的“神算子”，能算天，能算地，能算人，能算“命”?借助超算，可以解決在天氣預(yù)報(bào)、生物信息、地震監(jiān)測(cè)、地球科學(xué)、天體物理、公共健康、材料科學(xué)、高端裝備制造、人類組織系統(tǒng)研究等領(lǐng)域的挑戰(zhàn)性問(wèn)題?
超級(jí)計(jì)算機(jī)能夠完成標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)幾乎不可能完成的、耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)或成本過(guò)高的問(wèn)題解決或數(shù)據(jù)分析工作，比如天文觀測(cè)、航空模擬計(jì)算等。如今，大數(shù)據(jù)的發(fā)展，給人類提供了前所未有的海量信息；這些以其他方式無(wú)法理解的海量信息，對(duì)超級(jí)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)卻是取之不竭的、價(jià)值連城的寶庫(kù)。隨著超算的發(fā)展，算力的提升，使人工智能的發(fā)展也到達(dá)了新的高度。比如最近人工智能領(lǐng)域最熱的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它本身并不是一個(gè)全新的概念，可大致理解為包含多個(gè)隱含層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。為了提高深度（多層）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練效果，人們對(duì)神經(jīng)元的連接方法和激活函數(shù)等方面做出相應(yīng)的調(diào)整。其實(shí)有不少想法早年間也曾有過(guò)，但由于當(dāng)時(shí)計(jì)算能力落后，因此最終的效果不盡如人意。而如今，基于超算強(qiáng)大算力的深度學(xué)習(xí)摧枯拉朽般地實(shí)現(xiàn)了各種任務(wù)，使得似乎所有的機(jī)器輔助功能都變?yōu)榭赡堋o(wú)人駕駛汽車，預(yù)防性醫(yī)療保健，甚至是更好的電影推薦，都近在眼前，或者即將實(shí)現(xiàn)。
超級(jí)計(jì)算機(jī)是大國(guó)綜合實(shí)力的象征，也是確保國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的重要保證。過(guò)去幾十年，我國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)行業(yè)經(jīng)歷了從進(jìn)口到自造，再到掌握核心技術(shù)的快速發(fā)展歷程，走出了一條令國(guó)人揚(yáng)眉吐氣的道路。我認(rèn)為，超算作為國(guó)家信息科學(xué)的基礎(chǔ)設(shè)施，和高鐵的地位一樣，是百年大計(jì)，千年大計(jì)，需要國(guó)家的投入和人民的支持。隨著大數(shù)據(jù)的發(fā)展，在不久的將來(lái)，每個(gè)省份，甚至每個(gè)中心城市，至少都會(huì)有一個(gè)國(guó)家超級(jí)計(jì)算中心來(lái)充當(dāng)城市大腦。目前國(guó)家確實(shí)也是這樣布局的。截止2021年6月，科技部批準(zhǔn)建立的國(guó)家超級(jí)計(jì)算中心共有八個(gè)，分別是國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心、國(guó)家超級(jí)計(jì)算廣州中心、國(guó)家超級(jí)計(jì)算深圳中心、國(guó)家超級(jí)計(jì)算長(zhǎng)沙中心、國(guó)家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心、國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心、國(guó)家超級(jí)計(jì)算鄭州中心、國(guó)家超級(jí)計(jì)算昆山中心。下面對(duì)這八家國(guó)家超算進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹：
1.國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心
裝備有峰值性能達(dá)每秒4700萬(wàn)億次的“天河一號(hào)”高效能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在2010的HPC TOP500排名中位列世界第一。另外裝備有計(jì)算性能達(dá)到百萬(wàn)億次的天河-天騰(TH-1)系統(tǒng)；包含128個(gè)Intel-EX5675 CPU的天河-天翔系統(tǒng)；以及包含96個(gè)CPU的天河-天馳系統(tǒng)。服務(wù)于石油勘探、動(dòng)漫渲染、生物醫(yī)藥、天氣預(yù)報(bào)、海洋環(huán)境工程、遙感數(shù)據(jù)處理等多個(gè)領(lǐng)域。
2.國(guó)家超級(jí)計(jì)算廣州中心
配置天河二號(hào)系統(tǒng)，一期峰值計(jì)算速度每秒5.49億億次，持續(xù)計(jì)算速度每秒3.39億億次，能效比每瓦特19億次雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算。擁有材料科學(xué)與工程計(jì)算、生物計(jì)算與個(gè)性化醫(yī)療、天文、地球科學(xué)與環(huán)境工程計(jì)算等多個(gè)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)。目前，超算系統(tǒng)計(jì)算能力升級(jí)至100Pflops。
3.國(guó)家超級(jí)計(jì)算深圳中心
配備“星云”超級(jí)計(jì)算機(jī), 2010年5月以運(yùn)算速度每秒1271萬(wàn)億次（理論峰值為每秒3000萬(wàn)億次）排名世界第二。以超級(jí)計(jì)算機(jī)為平臺(tái)，以云計(jì)算為方向，開(kāi)展存儲(chǔ)、虛擬化、負(fù)載均衡、超大規(guī)?？茖W(xué)計(jì)算、工程仿真和圖形圖像處理領(lǐng)域的研究，以及針對(duì)大規(guī)模用戶的云辦公、云桌面等云應(yīng)用方面的研究。
4.國(guó)家超級(jí)計(jì)算長(zhǎng)沙中心
核心平臺(tái)為國(guó)防科技大學(xué)研制的TH-1HN系統(tǒng)，全系統(tǒng)峰值計(jì)算性能每秒1372萬(wàn)億次，Linpack測(cè)試浮點(diǎn)計(jì)算性能每秒763.9萬(wàn)億次，磁盤總?cè)萘?.47PB。在科學(xué)研究、信息服務(wù)、裝備制造等領(lǐng)域產(chǎn)生了重要的應(yīng)用效益。
5.國(guó)家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心
裝備神威藍(lán)光超級(jí)計(jì)算機(jī)，系統(tǒng)持續(xù)性能為每秒796萬(wàn)億次,是我國(guó)第一臺(tái)完全采用自主研制的多核處理器構(gòu)建的千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算系統(tǒng)。在海洋科學(xué)與產(chǎn)業(yè)、金融風(fēng)險(xiǎn)分析、藥物篩選、氣候氣象、石油勘探、生物信息、工業(yè)設(shè)計(jì)、智慧城市等領(lǐng)域開(kāi)展應(yīng)用。
6.國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心
擁有世界上首臺(tái)峰值運(yùn)算性能超過(guò)每秒十億億次浮點(diǎn)運(yùn)算能力的超級(jí)計(jì)算機(jī)——“神威·太湖之光”，是我國(guó)第一臺(tái)全部采用國(guó)產(chǎn)處理器構(gòu)建的超級(jí)計(jì)算機(jī)。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(jì)、動(dòng)漫渲染等領(lǐng)域提供計(jì)算和技術(shù)支持服務(wù)，承接國(guó)家、省部等重大科技或工程項(xiàng)目，為我國(guó)科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供平臺(tái)支撐。
7.國(guó)家超級(jí)計(jì)算鄭州中心
于2020年建成并投入運(yùn)行，理論峰值計(jì)算能力達(dá)到100PFlops，存儲(chǔ)系統(tǒng)容量100PB，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)帶寬200Gb/s，網(wǎng)絡(luò)延遲微秒級(jí)。提供強(qiáng)大計(jì)算服務(wù)和數(shù)據(jù)處理服務(wù)，重點(diǎn)圍繞數(shù)字經(jīng)濟(jì)、社會(huì)管理、精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)、生物育種、環(huán)境治理、高端裝備、人工智能、國(guó)土資源管理等方面開(kāi)展重點(diǎn)特色應(yīng)用，為河南省乃至中西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供強(qiáng)大的科技支撐。
8.國(guó)家超級(jí)計(jì)算昆山中心
于2020年建成并投入運(yùn)行，集成了中國(guó)科學(xué)院相關(guān)領(lǐng)域的最新科研成果，與科學(xué)院中國(guó)科技云資源相銜接，成為共享超級(jí)計(jì)算平臺(tái)，將承接長(zhǎng)三角區(qū)域大科學(xué)裝置的先進(jìn)計(jì)算及科學(xué)大數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)，與蘇州深時(shí)數(shù)字地球研究中心、上海腦科學(xué)研究中心等開(kāi)展戰(zhàn)略合作，重點(diǎn)圍繞人工智能、生物醫(yī)藥、物理化學(xué)材料、大氣海洋環(huán)境等前沿科學(xué)領(lǐng)域開(kāi)展應(yīng)用計(jì)算研究與服務(wù)。
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