超級計算機(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。就超級計算機和普通計算機的組成而言，構成組件基本相同，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域進行一些人們或者普通計算機無法進行的工作。

中國超級計算機是如何實現(xiàn)從無到有，從大型機到巨型機進化的?1950年3月，中央人民廣播電臺播發(fā)了一封書信，信中說“梁園雖好，非久居之鄉(xiāng)，歸去來兮?！毙诺淖髡呤莿倧拿绹?jīng)香港抵達北京的數(shù)學家華羅庚，這是他在歸國途中所書寫，目的是號召海外知識分子回國參加社會主義建設。超級計算機(巨型計算機)是相對于大型計算機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。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。 [9] 超級計算機信息處理能力比個人計算機快一到兩個數(shù)量級以上，它在密集計算、海量數(shù)據(jù)處理等領域發(fā)揮著舉足輕重的作用。作為高性能計算技術產(chǎn)品的超級計算機，又稱巨型機，是與高性能計算機或高端計算機相對應的概念。

超級計算機具有很強的計算和處理數(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備及豐富的、高功能的軟件系統(tǒng)。超級計算機采用渦輪式設計，每個刀片就是一個服務器，能實現(xiàn)協(xié)同工作，并可根據(jù)應用需要隨時增減。以我國第一臺全部采用國產(chǎn)處理器構建的“神威·太湖之光”為例，它的持續(xù)性能為9.3億億次/秒，峰值性能可以達到12.5億億次/秒。通過先進的架構和設計，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的優(yōu)勢。

信中，華羅庚喊出了那一句振聾發(fā)聵的話：“科學沒有國界，科學家是有自己的祖國的”。“梁園雖好”出自漢代司馬相如辭別梁孝王時的一句感慨，展示了司馬相如志在四方的遠大抱負。那時，有很多中國科學家為躲避戰(zhàn)火遠赴歐美國家落腳，潛心科研，受到了優(yōu)待。華羅庚就已被美國伊利諾伊大學聘為教授，待遇豐厚。在新中國的號召下，包括華羅庚在內的很多科學家毅然選擇從海外輾轉回到祖國。

回來后，華羅庚回到清華園，擔任清華大學數(shù)學系主任。1952年夏，有感于美國正開展電子管計算機的研究，華羅庚提倡并牽頭，與閔乃大、夏培肅和王傳英等人在中科院數(shù)學所內，組建了中國第一個電子計算機科研小組。

那時，中國計算機領域荒蕪一片，前行者正高舉火把探索未知之境。閔乃大寫出中國第一個“電子計算機研究的設想和規(guī)劃”，揭開我國電子計算機研制的序幕。1956年3月，在新中國制定的《1956-1967年科學技術發(fā)展遠景規(guī)劃綱要》中，計算機成為發(fā)展科學技術的“四項緊急措施”之一。

同一時間，華羅庚被任命為中國科學院計算技術研究所籌備委員會主任，研制通用數(shù)字電子計算機，同時派人向“老大哥”蘇聯(lián)取經(jīng)。1958年，在“立足國內先仿制，后自行設計”的原則下，中國仿制蘇聯(lián)M-3大型計算機的103機研發(fā)成功，每秒運算速度1500次，實現(xiàn)了從零到一的跨越。

雖說中國的計算機研發(fā)距離美國發(fā)明世界首臺計算ENIAC，只相差12年，但彼此在人才和設備上已經(jīng)有了相當大的距離。

美國從二戰(zhàn)時期就已經(jīng)展開了計算機研究，從軍方到民間有數(shù)十萬名經(jīng)驗豐富的科研人員，而且經(jīng)費充足。中國這時別說計算機研究，很多人連計算機是什么都沒搞清楚，更沒親眼見過，經(jīng)費更是捉襟見肘。彼時，美國IBM公司在貝爾實驗室的幫助下，成功研發(fā)出晶體管構造的計算機RCA501型。

由于采用晶體管邏輯元件及快速磁芯存儲器，RCA501型計算機的計算速度從每秒5000次提高到幾十萬次，主存儲器的存儲量也從幾千KB提高到十萬KB以上，同時也出現(xiàn)了簡單的采用高級語言及其編譯程序的操作系統(tǒng)。

國慶節(jié)期間，位于濱海新區(qū)的國家超級計算天津中心機房里，一排排約2米高的黑色機柜整齊排列，綠色運行指示燈快速閃爍，這是“天河”新一代超級計算機所在地。

“新一代超級計算機已實現(xiàn)一秒鐘內百億億次的運算，其工作1小時相當于全球70多億人上萬年的計算工作量，被稱為“最強大腦”。每天，超過15000項計算任務在這里執(zhí)行，其中有三分之二來自京津冀?！碧旖虺阒行狞h組書記兼應用研發(fā)首席科學家孟祥飛說，天津超算中心的超級算力正源源不斷地轉化為生產(chǎn)力，成為京津冀乃至全國技術創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“超級馬達”。

近期因疫情反撲，濱海新區(qū)大片區(qū)域為靜態(tài)管理區(qū)。天津超算中心實施封閉管理，往日頻繁的線下業(yè)務交流活動暫停，門庭冷清，但大樓里卻是另一番忙碌景象。因運行保障和節(jié)日期間的升級改造任務在身，30余名工作人員拿著“通行證”和核酸陰性檢測報告，逆行返回中心大樓，接受封閉管理，在這里度過了別樣的國慶假期。

這種忙碌景象，曾出現(xiàn)在今年1月份。濱海核酸大篩系統(tǒng)如果出現(xiàn)問題，意味著濱城會有成千上萬人在寒冬中排隊等待。為保證核酸大篩系統(tǒng)平穩(wěn)運行，超算中心的同事吃住在中心，夜以繼日，不斷調整升級優(yōu)化，大幅度提高了系統(tǒng)的并發(fā)效率和穩(wěn)定性，保障了大篩的順利開展。

這種熱鬧景象，出現(xiàn)在每一個節(jié)假日和尋常周末。在每一個千家萬戶都圍桌慶祝的時候，超算中心總有一些工作人員24小時值守。因為天河超級計算機上不僅運行著客戶的計算任務，更承載著客戶的信任和依托。

作為功能最強、運算速度最快、存儲容量最大的一類計算機，超級計算機承擔著普通計算機難以完成的計算任務，能夠“算天、算地、算人”。

超級計算機主要用于解決國計民生領域的尖端技術問題，看似離人們很遠，其實和每個人的生活緊密相關。現(xiàn)在的天氣預報越來越精準，還可以做到中長期預報，為人們生產(chǎn)生活提供指導，這其中便有超級計算機的功勞。在防災減災中，超級計算機能利用模擬仿真技術，對地震破壞進行預測和預警，降低災害損失。疫情期間，新冠肺炎診療技術與藥物研發(fā)、各地聯(lián)防聯(lián)控和精準施策等也都離不開超級計算機的支持。

天津超算中心基于自身優(yōu)勢構建京津冀大數(shù)據(jù)協(xié)同處理中心，目前正在為數(shù)千家重點科研單位、企業(yè)和政府機構提供技術服務，助力取得超過4000項創(chuàng)新成果，已經(jīng)累計為企業(yè)新增經(jīng)濟效益近150億元，應用涉及生物醫(yī)藥、基因技術、航空航天、天氣預報與氣候預測等諸多領域。隨著國內產(chǎn)業(yè)數(shù)字化進程加快，越來越多的企業(yè)對高性能計算、安全存儲、人工智能等技術服務需求增加，這也助推了天津超算中心產(chǎn)業(yè)化步伐加快。

計算是繼理論與實驗之后的第三種研究方法，通過計算機建模仿真等技術手段，可以在虛擬世界中完成自然條件下難以完成的科學實驗和探索。作為解決國家經(jīng)濟建設、社會發(fā)展、科學進步、國家安全和國防建設等領域一系列重大挑戰(zhàn)性問題的重要手段，超級計算現(xiàn)已成為世界各國特別是大國爭奪的戰(zhàn)略制高點。

國家超級計算長沙中心主機系統(tǒng)升級項目由湖南省、長沙市和岳麓山國家大學科技城共同出資，湖南大學負責建設。系統(tǒng)采用國防科技大學“天河”新一代超級計算機技術，峰值計算性能每秒20億億次高精度浮點運算、數(shù)據(jù)存儲能力20,000,000GB、峰值功耗不高于8兆瓦，算力水平國際先進、國內領先。

自2014年運營以來，國家超級計算長沙中心累計為40個領域2000余家用戶提供16億核時的高性能計算、大數(shù)據(jù)和人工智能等服務，在服務國家和地方科技創(chuàng)新、服務區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展，特別是在抗擊新冠肺炎疫情等方面作出了重要貢獻。

據(jù)了解，湖南數(shù)字經(jīng)濟已連續(xù)4年保持兩位數(shù)增長，正成為推動全省經(jīng)濟社會高質量發(fā)展的新引擎。天河新一代超級計算機主機系統(tǒng)順利落地建成并投入運行，標志著國家超級計算長沙中心建設發(fā)展進入了新階段，湖南省先進計算創(chuàng)新能力和水平邁上了新臺階。

未來，國家超級計算長沙中心將在構建先進計算生態(tài)、賦能產(chǎn)業(yè)發(fā)展、服務數(shù)字政府和數(shù)字社會建設、支撐重大科技創(chuàng)新、匯聚高水平人才等方面作出新的更大貢獻。