“天河三號”E級原型機
要論當今“計算力”最強的國家，唯有中美兩國夠格。改革開放以來，中國極其重視超級電腦研發，水準不斷攀升。如今，中國常常佔據世界超級電腦榜單的“頭把交椅”，“Made in China”的超算機數量也遙遙領先其他國家。“銀河”“天河”“神威”“曙光”成了傳奇。
打破“玻璃房子”，開啟逆襲之路
中國的電腦事業起步不算太晚。1958年中國就有了第一台數字電子電腦。到了上世紀70年代，天氣預報、模擬風洞、地震計算、航空航太設計等各領域的需求都指向了高性能電腦，但當時最強的電腦産自美國。1976年，美國率先實現每秒1億次計算的機器，中國差了兩個數量級。
超級電腦可以用於模擬核子試驗，可以處理衛星圖片，也可以用於解密碼。在飛行器設計中它也至關重要，因為很多情況不能實測，只能計算模擬。因而美國對出口超級電腦十分謹慎。
在中國超算的發展歷史上，上世紀80年代的一件事經常被人提起：當時，中國石油工業部物探局重金購買了一台IBM大型機，但機器要放在不得隨便入內的玻璃房子裏，方便美國24小時監控，監控日誌要定期交美國審查，電腦的啟動密碼和機房鑰匙也要由美國控制。
改革開放後，中國開始研發超級電腦。或許是由於“玻璃房子”事件的刺激，中國在這一行業的進步極其迅猛。
1983年12月，我國第一台每秒鐘運算達1億次以上的電腦——“銀河”研製成功。緊追美日之後，中國開始了超算世界的征程。
“銀河二號”“銀河三號”“銀河四號”接踵而來，算力從每秒1億次上升到1萬億次。中國也成為少數能發佈5至7天中期數值天氣預報的國家之一。中國在1992年還研製成功“曙光一號”超級電腦，開闢另一序列。
曾參與“曙光”系列超算機研發的歷軍表示，“玻璃房子”的故事激勵了一代中國電腦科研人員，為了摘掉這個恥辱的帽子，他們發奮圖強，開發自己的超級電腦。
歷軍説：“我印象特別深，我們這些科研人員，每天沒日沒夜地幹，把電腦當成自己的孩子，付出自己全部的心血。我們花了近20年時間，終於擺脫了困境。現在中國的超級電腦性能已在全球處於數一數二位置，而且在全球的超級電腦排行榜上，中國擁有的計算能力也在逐年提高。”
登上王座，連冠超算舞臺
“銀河”和“曙光”系列雖然成功，但由於它們都屬於向量型電腦，有一些限制依然無法突破。並行型電腦則被看作是發展方向，於是中國開始研發“神威”超級電腦，于1999年成功。另外，2002年，聯想集團成功研發“深騰”。至此，中國最重要的四個系列超算機都登上了歷史舞臺。
2005年，中國超算機突破10萬億次/秒；2010年，“天河一號A”代表中國第一次登上了全球超級電腦榜首，但優勢地位轉瞬即逝；2013年“天河二號”稱霸榜首，接著在半年一次的世界超算機排名戰中，來了個六聯冠。
但美國媒體曾報道：儘管上榜的多數超級電腦來自美國之外，多數實際上都使用了美國的技術，例如來自英特爾、AMD和英偉達的處理器。
在這一背景下，超算崛起的同時，中國也沒有耽誤研製用於超算的CPU。2015年，美國宣佈對中國超算機禁運英特爾CPU，然而一年多後，中國人完全自研的“申威26010”CPU就犀利反擊——四萬多個申威CPU支撐的“神威·太湖之光”奪得世界超算榜首。
接著，“神威”來了個“四連冠”。也就是説，從2013年到2017年，超算巔峰始終被中國佔據。不僅如此，2016年度的“戈登·貝爾”獎，被授予“神威·太湖之光”上運作的全球大氣非靜力雲分辨模擬應用，我國高性能計算應用成果在該獎項上實現了零的突破。機器大踏步前進，應用水準也在慢慢跟上。
然而，競爭依然充滿懸念，2018年6月，美國超算機奪回失落已久的寶座，並在11月摘得冠軍。
但中國優勢仍然明顯：全球前500台超算機中，中國佔227台，美國為109台。中國企業生産了最多的上榜機器：聯想以140台名列冠軍，浪潮以84台名列亞軍，中科曙光以57台為季軍，華為製造14台列第八。
清華大學教授、國家超算無錫中心主任楊廣文告訴科技日報記者，中國近些年在研發超級電腦的過程中取得了非常好的成績。中國的大型電腦在歐洲等地設置銷售網路和測試中心，並打開北美市場；中國的高性能電腦應用領域已經覆蓋網際網路大數據、工程計算、工業倣真、氣象海洋、生命科學、石油物探等領域，正接到越來越多的用戶訂單。
下一個高地，E級電腦
如今，國際超算界的注意力，已轉向了下一個高地：百億億次級電腦，也叫E級電腦。中、美、歐、日都在向這一目標衝刺。
為了搶佔先機，中國業已將百億億次（E級）超級電腦及其技術的研製寫進了“十三五”規劃，以期在2020年前後達成該項宏偉的計劃。自2016年起，“十三五”規劃中的高性能計算專題便已啟動，國防科技大學、中科曙光和江南計算技術研究所同時開展E級超級計算原型系統的研製，擬通過賽馬機制推動國産自主E級超算系統發展，使中國超級電腦今後能在全球繼續保持領先。
2017年初，中國的百億億次超級電腦開始研發原型機。2018年5月，“天河三號”原型機公佈，成為全球最先發佈的同類機器；8月，“神威”E級超級電腦原型機發佈；曙光也發佈了原型機。中國的“三駕馬車”領跑全球。
根據公佈的資訊，這三款原型機的CPU、架構和冷卻等技術各不相同。估計在2020年到2022年間，中國的E級機很可能問世。而美國計劃安裝在阿貢國家實驗室的E級超算機也在加緊研製，計劃2021年建成。
超級電腦另一個重要指標是耗能。有專家指出，按照目前超算機的水準，隨著超算機用於各個方面，總有一天需電量會超過發電量。
美國和日本在節能上做得比較好，而中國超算機也在趨向於高效。兩台由中科曙光開發的超算機，進入了按能效排名的“綠色超算”前10名。而聯想公司的水冷技術比傳統氣冷技術節電45%，已應用在全球前十的超級電腦上。超導電腦也成為中國科研人員感興趣的方向。
探索原子核與黑洞的奧秘、模擬化學反應過程以及制藥、設計橋梁、勘探石油……支撐各行各業的是永不止步的算力升級。在超算應用比較多的製造業和基礎科研等領域，美國等國的大部分應用軟體還佔有絕對的優勢。超算軟體開發的週期動輒需要二三十年，要經歷科學問題建模、網格劃分、求解數學方程、演算法設計、運作驗證等一系列流程，還牽涉到多種學科，因此也是中國超級電腦事業無可回避的下一個挑戰。
