搜索

超级计算引领信息时代

gecimao 发表于 2019-04-13 13:09 | 查看: | 回复:

  2018年7月,国产百亿亿次超算技术实现新突破,“天河三号”E级原型机完成研制部署。图为“天河三号”E级原型机全貌。

  1984年6月研制成功的我国第一台商用微型计算机“长城0520CH”。

  2017年5月3日,中国科学技术大学科研团队在检查世界上首台光量子计算机的运行情况。

  2018年6月18日,在浪潮集团高端容错计算机生产基地里,一名工作人员在组装浪潮服务器。(均为资料图片)

  春节假期过后,多个电商平台公布的“年货节”数据显示,笔记本电脑仍是卖得最好的消费类电子产品之一。随着开学季的临近,各大计算机生产厂商正为新的促销活动做准备。

  计算是继理论、科学实验之后人类认知世界的第三种科学方法,计算机也被公认为人类最伟大的发明之一,极大改变了人们的生产生活方式。

  “信息化为中华民族带来了千载难逢的机遇”“没有信息化就没有现代化”……习总书记多次强调,网络信息化实力是综合国力的重要组成部分。

  回望几十年来,我国计算机事业的蓬勃发展为各行各业提供了海量算力,为信息化建设奠定了基础。如今,计算机早已从重点高校和科研院所的实验室,走进千千万万的普通家庭。伴随着互联网的普及、大数据的涌现、人工智能的崛起,我国计算机事业将呈现出多元化的发展趋势,并将继续助推经济发展、改善人民生活。

  电子管计算机、晶体管计算机、中小规模集成电路计算机、超大规模集成电路计算机,国外计算机发展经历了4次更新换代,每一次都带来了计算速度和稳定性的大幅跃升。

  1946年2月,世界上第一台电子计算机“ENIAC”在美国宾夕法尼亚大学投入运行。而我国的计算机研制起步于上世纪50年代中期,几乎落后了整整一代。

  在艰苦条件下,国内科研人员奋起直追。1958年8月,我国第一台小型电子管通用计算机103机问世,成功开启了计算机这个全新领域。

  1965年,中科院计算所研制出第一台大型晶体管计算机109乙机。此前,国内科研工作仍在使用手摇机械式计算机,这台设备出现后,为当时我国“两弹”试验的模拟计算发挥了重要作用。

  1984年,国内多部门参与研发的与IBM PC(个人计算机)兼容的“长城0520CH”微型计算机,产量首次突破1万台,标志着中国计算机事业从科研领域跨入市场。

  同年,中科院计算所一名40岁叫柳传志的工作人员面对新兴的计算机产业,毅然走出体制创办企业,联想就此诞生。上世纪90年代后,以联想为代表的国内计算机厂商,面对外国产品和元器件的竞争,不断加强研发投入和企业管理,为中国各行各业的信息化建设作出了贡献。

  随着计算机应用的普及,“电脑”被大众所接受,用户数量直线年的发展,计算机变得随处可见,形态也发生了变化。从台式机到笔记本,再到平板电脑和一体机,人们在追求便捷的同时,计算机也在不断挑战着性能与体积的极限。

  仅以计算机的必备元件——内存为例,经历了磁芯存储器、内存芯片到内存条的变化,容量也由原来的以KB(千字节)为单位,逐渐增大到MB(百万字节),再到现在的以GB(十亿字节)为单位,这是上百万倍的增加。

  在去年底召开的庆祝改革开放40周年大会上,联想控股股份有限公司党委书记、董事长柳传志被授予“改革先锋”称号。

  当初创办于一间不足20平方米传达室内的联想,已发展成为一家世界知名的多元控股公司。然而,信息产业发展日新月异,联想的高科技产业化之路并不平坦。

  面对激烈的竞争,柳传志顶住压力,通过调整组织架构和业务模式,解决并购企业文化磨合等问题,靠品牌、质量和技术赢得市场和消费者的信任,在2018年再夺全球PC销量第一。

  工信部数据显示,去年计算机制造业利润同比增长4.7%。从产量看,笔记本电脑和平板电脑分别同比增长0.6%和2.8%。

  超级计算机是功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机。个人计算机在民众工作生活中不可或缺,超级计算机则是在高科技领域和尖端技术研究中无可替代。然而,改革开放初期,最先进的高性能计算机技术仍被少数国家牢牢把控。

  “国内超算从业人员都知道上世纪80年代初‘玻璃房子’的故事。”国家超算天津中心应用研发部部长孟祥飞回忆,当时我国花巨资从国外购买了一台超级计算机,但外国公司为防核心技术外泄,把设备机房建成了全透明的玻璃墙,由他们的工程师进入机房进行数据处理,我国工作人员只能隔着玻璃看一下这台超级计算机。

  痛定思痛,为了彻底拆掉“玻璃房子”,中科院计算所等科研单位走上了一条艰苦的自主突围之路。1983年,我国研制出第一台超级计算机“银河一号”,每秒运算速度达1亿次,一跃成为世界上少数能发布5至7天天气预报的国家。

  到了上世纪90年代,我国相继研制出每秒运算速度10亿次以上的“银河二号”“曙光一号”等超算,但仍因核心处理器等关键部件与技术短板而受制于人。

  始于1993年的全球超级计算机500强榜单,由美国和德国超算专家联合编制,每半年发布一期,是给全球已安装的超级计算机排座次的知名排行榜。而在2001年以前,榜单上一台中国超算也没有。

  在这场赶超“奇迹”中,我国在2010年靠“天河一号”拿下了首个世界冠军,自此一发不可收拾。

  2013年以来,随着“天河二号”和“神威·太湖之光”的先后登场,中国超算快速崛起。其中,每秒峰值运算速度达12.5亿亿次的“神威·太湖之光”霸榜长达2年,直到去年6月才被美国超算“顶点”超过。

  2018年11月公布的最新一期500强榜单中,我国超算上榜数量为227台,达到榜单总量的45%,继续高居第一。其中,联想公司制造的超算有140台,已成为全球头号超算制造商。

  更重要的是,在被喻为高性能计算应用领域诺贝尔奖的戈登贝尔奖评选中,中国近年来有6项应用入围,“千万核可扩展全球大气动力学全隐式模拟”和“非线项应用获奖,性能、应用双丰收。

  “中国在超算应用领域的发展让人惊叹!”戈登贝尔奖出资人、美国计算机学家戈登·贝尔在接受媒体采访时作出高度评价。

  在国家超级计算济南中心,全部采用自主芯片研制的新一代神威E级(百亿亿次)超级计算机原型机已部署使用半年时间。中心副研究员郭猛告诉记者,该原型机已完成全球气候变化、海洋数值模拟、生物医药仿真和类脑智能等多个领域的计算任务,将在系统规模、扩展性、可靠性、能耗等方面取得新突破。

  “当前,超级计算机技术的目标和理念,正从追求计算峰值的超算1.0阶段,转向重视应用生态构建、超算互联网建设和产业集群化发展并重的超算2.0阶段。”郭猛表示,济南正在建设涵盖超算生态和新一代信息技术的超算科技园,进一步发挥海量算力带来科技创新优势。

  业界普遍认为,虽然芯片越来越小,但传统计算机未来将遭遇计算极限。求解一个亿亿亿(1024)变量的方程组,利用目前的超级计算机,大约需要100年。而对类似特定的大规模计算难题,如果万亿次量子计算机问世,只需0.01秒——传统计算机使用0和1存储信息并进行计算,而全新的量子计算机可利用量子特有的“叠加态”,以特殊的并行计算方式,使速度以指数量级提升。

  由于量子计算的巨大潜在价值,欧美各国大有“群雄逐鹿”之势,谷歌、微软、IBM等大型高科技公司也大举投入该领域研究。我国高校和科研机构近年来在量子信息技术上的突破,也将国内对量子计算的关注提升到了前所未有的高度。

  2017年5月3日,中国科学技术大学常务副校长潘建伟院士宣布,我国科研团队成功构建世界首台光量子计算机,首次演示了超越早期经典计算机的量子计算能力。

  实验测试表明,该原型机的取样速度比国际同行类似的实验加快至少2.4万倍。通过与经典算法比较,也比人类历史上第一台电子管计算机和第一台晶体管计算机运行速度快10倍至100倍。

  清华大学量子信息中心段路明研究组也于2017年首次实现具有225个存储单元的原子量子存储器。这是量子计算机的重要部件,将量子存储器容量的世界纪录提高了一个数量级。

  去年5月,阿里巴巴量子实验室宣布成功研制量子电路模拟器“太章”,率先成功模拟了81比特40层谷歌随机量子电路,为真正的量子计算机开发准备了开发工具和开发环境。

  尽管多数专家认为量子计算实现大规模商用还需时日,但在新材料研发和新药发现等特定领域,模拟量子环境已显示出强大的应用潜力。

  计算能力极限的大幅提升,意味着量子计算机可以分析更多数据。比如,实现精准的天气预报,躲避飓风海啸;计算优化的出行线路,让城市减少堵车;识别有效的分子组合,降低药物的研发成本和周期;甚至可以用于探索太空,较快辨别可能存有生命体的行星。

  当前,业界关于量子计算技术的发展,集中在光子、超冷原子和超导线路三个研究体系。在光子体系,潘建伟团队已率先实现了18个光量子比特纠缠,一直保持国际领先水平。

  未来,量子计算将为加密、金融等领域带来深远影响。潘建伟预测,造出在求解材料设计、化学研究、物理研究等问题上超越现有超级计算机的“专用”量子计算机,不会太遥远。

  “10年内,超导量子操纵有可能做到100个量子。到那时,它对某些特定问题的计算能力就可以达到目前全世界所有计算能力之和的100万倍,不仅计算能力将突飞猛进,能耗也更低。”潘建伟说。(本报记者 姜永斌 焦云鹏)

本文链接:http://scmountainwx.net/disidaijisuanji/80.html
随机为您推荐歌词

联系我们 | 关于我们 | 网友投稿 | 版权声明 | 广告服务 | 站点统计 | 网站地图

版权声明:本站资源均来自互联网,如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。

Copyright @ 2012-2013 织梦猫 版权所有  Powered by Dedecms 5.7
渝ICP备10013703号  

回顶部