超算大对决

来源 :少年博览·小学高年级 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chris7520
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  二战期间,美军的阿伯丁实验室为计算炮弹的弹道参数,伤透了脑筋。研究人员面对一组组复杂待解的方程式,不禁仰天长叹、泪流满面:手工计算太耗费时间和精力了!
  科学家们心想:如果有一台机器会自动计算这些方程,那该多好!
  说干就干,以莫希利、埃克特为首的科学家组成了“莫尔小组”,很快就捣鼓出了世界上第一台通用计算机——埃尼阿克(ENIAC)。
  埃尼阿克的块头很大:长30.48米、宽6米、高2.4米,重达30吨,占地面积约170平方米,共有30个操作台,造价达48万美元——在那个时代,这可是个天文数字!
  别看埃尼阿克的外表笨重,但头脑却很灵活,它的计算速度是每秒5000次加法或400次乘法,比人工计算的速度快了20万倍,而且它还不知疲惫,可以日夜工作。
  有了埃尼阿克,科研人员轻松了许多,许多繁杂的计算就交给它去完成了。随后,在埃尼阿克的帮助下,原子弹这类核武器,很快被研究出来,并用于实战。
  虽然计算机能帮助我们完成许多工作,但在处理一些非常复杂的问题时,普通计算机就无能为力了。就拿天气预报来说吧,需要对海量的观测数据进行分析和测算,如果依靠普通计算机,那不知什么时候才能完成。这时,超级计算机就轰隆隆地诞生了。
  在计算机大家族中,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。虽然它的基本构成与普通计算机没有太大差异,但它的规格与性能都强大许多。如果把普通计算机的运算速度比作成人走路的速度,那么超级计算机就达到了火箭般的速度。
  1976年,美国推出了世界上首台超级计算机,运算速度达每秒2.5亿次,这标志着人类进入超算时代。
  我们都知道,许多高新技术的诞生,最初都是出于军事目的,然后再转化为民用,超级计算机也不例外。
  1991年爆发的海湾战争中,美军的“爱国者”导弹大战伊拉克的“飞毛腿”导弹特别引人注目。虽然战场在中东地区,但美军真正的“指挥官”却是坐落在美国本土的超算中心。一旦太空中的侦察卫星发现“飞毛腿”发射,就立即把信息传送给超算中心,那里的超级计算机只需3至5秒,便能计算出“飞毛腿”的飞行时间、轨道及相应的拦截参数。反导部队将这些参数输入导弹,就能发射“爱国者”拦截“飞毛腿”。
  超级计算机不但在战场上大显神威,而且在武器研发方面也大有作为。凭借强大的计算能力,它能完成人类工程师几年甚至十几年都做不完的工作。想当年,美国大名鼎鼎的M1“艾布拉姆斯”主战坦克从1963年开始研制,到1980年首批坦克下线,耗时长达17年。有了超级计算机的帮助,美国研制新一代“斯特赖克”装甲车时,从签订合同到交付使用只用了短短18个月。
  未来的超高音速武器设计难度更大,算法更复杂,不可能进行海量的实际测试来收集和分析数据,只有依靠超级计算机进行模拟实验。可以说,谁拥有更先进的超级计算机,谁就在未来武器发展上占有先机。
  你也许会问,超级计算机这么厉害,除了在军事方面,还有哪些领域可以大显身手呢?答案就是一句话:算天、算地、算人。
  “算天”,就是帮助科学家进行飞行器设计和天气预报。就拿天气预报来说吧,大家有没有感觉到,如今的天气预报越来越准了?只要留意智能手机,你就会发现天气预报都精确到“小时”了:上午8时多云、10时阴天,下午14时小雨……其实,这背后都是超级计算机的功劳。我国现在用“天河二号”超级计算机来预报天气,它能够对实时气象数据进行大量计算和分析,再将预测结果传给预报员。“天河二号”的预测准确率和精细化程度很高,时间分辨率能达到每小时,空间分辨率能达到每公里。
  “算地”是指矿产资源的开发。通过地球遥感卫星提供的观测数据,超级计算机可以分析出地表下面的矿产资源,并很快计算出储藏量。
  “算人”是将超级计算机应用在医疗领域,解读生命的奥秘。超级计算机不仅能进行基因测序,从基因修补的角度来帮助人类避免很多先天性疾病,还可以在几百万种药物成分中,选择最合适的配比进行新药的开发。过去研制一款新药需要耗时十几年,花费巨大,现在完全不需要这么长时间了。
  “算人”的最高境界,就是现在大热的人工智能。科学家想让超级计算机模仿人类的大脑来进行思考,甚至具备情感,真正达到类人的智能。
  在超级计算机领域,有着一份世界500强榜单。根据最新的排名,如果一台计算机的运算能力达不到每秒500万亿次,它将被无情地“除名”。衡量超级计算机的标准“简单粗暴”——运算能力够快!
  在这份全球Top500榜单之中,中美两国上榜计算机的数量,已经遥遥领先。
  这份榜单每隔半年更新一次,总能引起全世界的关注。人们津津乐道冠军的更替,哪个国家上榜的超级计算机最多、总算力最高。
  很多人很惊奇:中国发展超级计算机的时间不长,怎么突然就赶超上来呢?
  其实,我国超级计算机的发展,最早可以追溯到20世纪七八十年代。从1983年开始,我国的超级计算机一共出现了五大系列,分别为银河、天河、曙光、神威和深腾系列。但由于我国的科技基础薄弱,一直不算超级计算机强国。
  我国政府高度重视超级计算机的发展。在科学家的不懈努力下,我国2010年研发的“天河一号”拿下了首个世界冠军。从那以后,我国科学家的小宇宙大爆发了,并且一发不可收拾。从2013年开始,先后推出“天河二号”“神威太湖之光”等超级计算机,连续多年霸榜。尤其是“神威太湖之光”,从硬件到软件全部实现了国产化,峰值运算速度达到每秒12.5亿亿次。亿亿次,“1”后面16个“0”,大致相当于200万台普通计算机同时运行!
  只用了短短40年,我国超级计算机就实现了从无到有、从跟跑到领跑。目前,我国有6个超级计算中心,已经构建了从编译器、操作系统、开发环境到应用平台的较为完善的软件生态链。
  由于超级计算机的本领过于高强,世界上的主要科技大国都把提高超算能力视為必争的战略要点。谁拥有更强的超算能力,谁就能在科技领域拿下一个重要支撑点,从而成为未来世界的主导者。
  看到中国超级计算机连续6年霸榜,美国人坐不住了,终于在2018年6月,凭借新一代的“顶点(SUMMIT)”超级计算机重返榜首。美国人很开心,宣称这是目前全球运算性能最强大、最智能的科研超级计算机,每秒最多可执行20亿亿次的浮点运算。
  美国阿贡中心主任米歇尔·帕普卡说:“当一个国家拥有世界排名第一的超级计算机时,这意味着该国一切繁复的运算、模拟将比别国更快、更准确。相应的,该国的最终设计制造周期将大幅度缩短,无论在军事还是民用领域,都将占据无可比拟的战略领先优势。”
  目前,虽然我国失去了最强大超级计算机的位置,但是在500强榜单中依然占据了数量优势,以206台排名世界第一。而美国以124台排名第二,排在第三、四、五名的分别是日本、德国、法国。这五个国家正好也是世界GDP排名前五的国家,说明超级计算机的研制确实和国家实力有着密切的联系。
  最近有好消息传来:“天河三号”研制进展顺利,计划将在2020年完成研制任务。据说,“天河三号”的运算速度将大幅度超越“神威太湖之光”和目前位居榜首的“顶点”,甚至比“顶点”快五倍,达到每秒百亿亿次的量级。
  好戏还在后头,就让我们等着瞧吧!
其他文献
乡音难改更有味  不知你发现没有?当我们演讲或者聊天时,普通话可以帮助我们交流得更顺畅,但是方言,可以让我们的谈吐更有亲切感。  举个例子。  唐代诗人贺知章写过一首大家耳熟能详的诗歌——《回乡偶书》。  “少小离家老大回,乡音无改鬓毛衰。儿童相见不相识,笑问客从何处来。”  这首诗之所以流传千古,就是因为那股乡音和乡愁。  贺知章是浙江人,他离开家乡五十多年,年老回乡时依然满口家乡话。村里的孩子
期刊
童年的我曾有一个梦想——和爸爸妈妈一起去看美丽的大海。  每个女孩儿都有一个公主梦。我曾梦见自己穿着一件蓝白相间的连衣裙,乌黑的头发上戴着一个粉色的蝴蝶结,面向大海拍一张美丽的照片;和爸爸妈妈在沙滩上光着脚丫,踩在柔软的沙滩上,脚丫痒痒的,沙子如同沙发一样柔软,摸起来软绵绵的。我要与他们拍一张玩耍的照片,留下一份美好的回忆。  我和爸爸妈妈会在蓝色的大海里游泳,像小鸟在天空中自由自在地飞翔。我会与
期刊
有人赞叹危峰兀立的泰山斩云剑石,有人钟情风景如画的桂林漓江水,而我最喜爱家乡马仁山的楠木林。  春天,楠木吐出了点点嫩芽,换上了翠绿的新装;林边小溪解开了冬的枷锁,欢快地流淌着;春雨叫醒了睡意松惺的小草弟弟,他好奇地探出头来,打量着周围美丽的花儿小姐,她們正在举办一场盛大的舞会呢!  夏天,楠木茂密的枝叶更浓郁了。你若走在林中的石板小道上,有头上的楠木这把“大伞”为你遮阳,风和树演奏的“森林交响曲
期刊
亲爱的傻老头:  你好!  早就想给傻老头写信,可妈妈说不可能收到回信,所以不太支持我。我是一个固执的宝宝,所以,依然选择给你写信。  我快上五年级了,总是会想太多,甚至考试都会东想西想,导致这次期末考试错了一道应用题,只考了97分。  我虽然是白羊座,但很多变,有时候沉默,有时候特开心,有时候又很懊恼!  我喜欢粉色、紫色、青色、蓝色等等。  我还喜欢一个姓潘的同学,她的体育特别好。我多么想在运
期刊
一阵秋风吹过,树叶哗啦啦地在章宇生的头顶上跳动,一大片红黄相间的小叶子被吹落,在他面前调皮地舞蹈,似乎在故意引起他的注意。可章宇生這会儿没空欣赏,他只想立刻回家——再不快点,每天惯常表演的“把戏”马上又要上演了。  “章鱼生!章鱼生!大章鱼!别跑啊,跑那么快干嘛?”一阵嘈杂的声音从他身后传来,脚步混杂在一起,把刚刚落下的落叶踩得粉碎。  章宇生正准备躲开这帮人,没想到其中一个早就猜透他的想法,加速
期刊
安徽的林致远问:光姐,因为升学,我家搬到了一个新小区。整栋楼我一个邻居都不认识,楼上楼下的人也淡淡的,见面互不理睬,连一丝笑容都没有。我想结识我的新邻居,您有什么高招可以“破冰”吗?  来自安徽省合肥市的“光线”——林琦妙前来解答:  我家住三楼,最西头一户。隔着一层钢筋混凝土的楼板,和三户人家比邻而居。  和我家同在三楼的这一户,永远唱“空城计”。据妈妈透露,这户人家的户主是一位大学老师,为了给
期刊
徽州竹雕,与砖雕、木雕、石雕并称“徽州四雕”。  竹雕一般以徽州盛产的毛竹为原料,以刀代笔,运用线刻、浅浮雕、深浮雕等多种工艺,雕琢出多种作品。从名人的书法墨迹、名胜古迹的山川风貌,到民间传说的神话故事、千姿百态的珍禽异兽……题材极其广泛。  我们很想知道,洪建华这位雕刻大师是因何走上竹雕之路,又是如何“雕琢”自己人生的呢?辉煌的成绩背后,他又有着怎样的心愿?  竹笋才生黄犊角  洪建华老师是安徽
期刊
這是一档不可能的栏目!每月一张任务卡,挑战不可能——  [一]  “为什么非要爬了长城才算好汉啊?真是累死我了!我在实验室打游戏,也能以一杀百,做个好汉,总比来这地方受累要好啊!”李西羽气喘吁吁地扶着膝盖,抬头望了望前方的遥遥路途,感到了深深的绝望。  “继续。”一旁的杨天成手握自带摄像头的生物探测仪,拍了几张长城的近景,面不改色地前行。  “喂,杨天成,你到底是不是人啊?为了那封莫名其妙的邮件值
期刊
[1]麻小雀坐在夏宇天的文具盒里,两只爪子抓着一支中性笔,“咕噜噜”推出去,再“咕噜噜”拉回来,一点都不觉得这种声音会打扰到正在做作业的夏宇天。  公爵则像一只普通的家猫似的,眯着眼睛趴在窗台上晒太阳。身体起起伏伏,打着轻微的小呼噜,看似睡着了,实际上却警惕地竖着两只耳朵。  “嗯嗯……”麻小雀清了清喉咙,“夏宇天,我给你讲个笑话吧!”  “不想听。”夏宇天看都没看她一眼。  夏宇天冷冰冰的态度一
期刊
与火炬同行,和希望齐飞  他,在少先队员中开展多种活动,传播少先队文化;他,建立学习型辅导员队伍,让少先队工作更加有章可循;他,让青春在奉献中精彩,为星星火炬事业发热发光。他,就是铜陵市义安区少先队总辅导员——古名亮。  为了增强少先队组织的凝聚力,鼓励少先队员争优争先,古名亮在学校开展了“雏鹰争章”活动。这一活动作为少先队员素质发展的评价和奖励手段,也是衡量少先队员综合素质的重要依据。“劳动章”
期刊