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高性能计算机是衡量一个国家综合国力的重要标志，是国家信息化建设的根本保证。发展高性能计算机，可以带动科学技术的进步，解决国民经济建设、社会发展进步、国防建设与国家安全等方面一系列的挑战性问题，促进我国相关产业的快速发展。
衡量高性能计算机的水准主要是看其计算能力。60年前，当每秒能完成数千次运算的第一台数字计算机诞生时，它就是当时最高计算能力的体现。近30年来，计算机的运算速度平均每10年就要翻1000倍，这比我们通常说的每18个月翻一番的摩尔定律速度还要快。在进入新世纪的今天，恐怕每秒5万亿次到10万亿次的运算速度只能算是高性能计算机入门的门槛。当今世界上最快的计算机，美国的蓝色基因计算机，每秒钟已经可以执行180多万亿次浮点运算，而每秒千万亿次浮点运算能力的计算机的问世也指日可待。
高性能计算机与大众生活息息相关
高性能计算机一般都和科学研究联系在一起，小到原子结构的分析，大到宇宙起源模拟，到处都需要高性能计算机。但是，高性能计算机的应用决不仅限于此。在和人民大众生活息息相关的各个领域，我们都可以看到高性能计算机的身影
——工农业生产和人民生活需要精确的天气预报。今年夏天台风“麦莎”与北京的擦肩而过以及飓风“卡特丽娜”对美国新奥尔良的正面重创说明我们多么需要精确的天气预报。以高性能计算为基础的气象和气候数值预报是精确天气预报的基础。我们知道，地球连同它的大气层是一个大系统，它的内部以及它与宇宙空间，特别是与太阳之间的能量交换与转换决定了地球上的气候状况。如果我们能够在观察数据的基础上，精确地计算和模拟出这个系统内能量转换的过程，我们就可以精确地预测天气的变化。现在的高性能计算机的速度还不足以让我们在全球范围以精确的尺度达到这个目的。
——对新药研制的促进。在与疾病作斗争的过程中，我们需要新的药品。研制一种新药从化合物筛选到临床试验，一般需要10到15年的时间。在化合物筛选阶段，对于数十万种化合物，用传统的实验手段，筛选出有效的化合物需要花费大量资金购买化合物，需要几年的实验时间，而且筛选—的范围受到金钱和时间限制，难以得到最佳的结果。现在使用高性能计算机这个工具，以计算机模拟的手段，科学家可以在较短的时间内从几十万甚至几百万种化合物中筛选出有效的药物化合物，这不仅节省了购买真实化合物的大量资金，而且大大缩短了药物研发的周期。
——对网络信息服务的影响。在网络日益普及的今天，我们已经渐渐习惯于从网上获得信息和服务，但是同时也经常为服务响应速度的迟缓而烦恼。网络信息服务绝不是我们通常想象的找一台微机服务器，建个网站就能成的事。要面对数千万、数亿用户的访问请求，服务器必须有强大的数据吞吐和处理能力。这又是高性能计算机发挥作用的舞台。高性能服务器每秒种可以处理数千万乃至数亿次服务请求，及时提供用户所需要的信息和服务，保证服务质量。
——对制造业的推动。我国是一个制造业大国，被人们称为“世界工厂”。高性能计算在制造业的广泛使用，不仅可以帮助工程师在设计阶段更科学地计算材料强度，更合理地选择和使用材料，设计出更符合空气和流体动力学原理和人体工程的产品结构和外形，而且可以在仿真基础上全面规划整个制造过程，有效提高产品制造的质量和产量。基于高性能计算的全数字化设计制造环境在缩短产品设计周期、节能降耗、降低污染、提高产品质量方面的作用不可限量。用高性能计算能力武装起来的制造业必然能更快速地应对市场的动态需求，提高自身的竞争能力。
高性能计算机发展任重道远
高性能计算机的制造是一项非常复杂的系统工程，提高计算机的性能有许多关键问题有待解决。比如，高性能计算机中的并行、互联和体系结构问题，还有数据吞吐能力以及高效率工作的问题等等。
尽管我国已经能够制造十万亿次级的高性能计算机，但是高性能计算的整体水平比起美国、日本和欧洲发达国家仍有较大的差距。当前制约我国高性能计算发展的主要因素有
1.核心技术不足．我国制造的高性能计算机在核心技术上虽有不少突破，但仍然在很大程度上依赖于国外。在高性能计算机体系结构和关键技术上投入的研究经费和研究力量不足，阻碍我国在该领域的创新。
2．人才不足，高性能计算机的应用目标往往是解决综合性、系统性的复杂问题，涉及多个领域。开发一个好的高性能计算应用涉及应用问题抽象、模型建立、并行算法研究、并行程序实现、应用系统测试验证等多个阶段，需要熟悉应用和计算的“多面手”型人才，需要不同学科、不同技术背景的人员的密切合作。而我国高校目前的专业划分难以培养既熟悉先进计算机技术，又熟悉应用领域问题的人才，以至于这类人才奇缺。不同学科的科技人员之间的交流和合作机制又不健全，造成懂高性能计算机的人不懂应用，而了解应用的人又不知道如何用高性能计算的方法来解决问题的局面。
3．应用软件匮乏我国长期以来存在的重硬件、轻软件的现象在高性能计算领域格外突出，影响更大。对于高性能计算机而言，缺乏合适的应用软件就根本无法开展相应的应用，也无法吸引用户来使用高性能计算机。高性能计算机上运行的应用软件专业性强，价格昂贵，国内应用部门每年都花费大量经费，采购应用软件，但是这种采购一般是分散进行的，缺少相互协调，因此国家整体布局还不尽合理，有些软件多个部门重复采购，而另一些急需的软件又没人购买。另外，单个部门购买软件的规模往往有限，不能与并行硬件的规模相适应。这些软件的所有权和使用权属于采购的部门，不同部门拥有的软件难以交流和共享。此外，很多国外的应用软件都和国外的高性能计算机系统绑定，这就迫使我国的用户在采购软件的同时必须选用国外的硬件系统，严重影响国产高性能计算机的推广应用和我国高性能计算机产业的成长壮大。
4．资源分布不均匀，国内高性能计算机主要分布在科研院所、大学以及石油勘探、气象预报等应用部门，地域分布也不均匀。资源分布的不均匀和资源访问的困难，使得不少高性能计算的潜在用户放弃了应用的打算。在经济效益不够好的传统产业尤其如此。这种资源分布的不均匀性一方面使需要资源的用户难以获得资源，另一方面也造成宝贵资源的闲置和浪费。
我国的高性能计算事业必须走可持续均衡发展的道路。从应用需求出发应该是基本的原则。高性能计算是昂贵的，不仅有设备的初始投入，而且有场地条件、电力消耗、运行维护和人员队伍建设等多种费用。因此，一定要切实从应用需求出发，大力促进应用的进步，以此推动高性能计算的发展。
强调应用需求牵引并不是忽视技术的推动作用。技术的进步可以创造新的应用，调动新的应用需求。要通过技术进步改善高性能计算机使用的方式，降低高性能计算应用开发的难度，降低其技术门槛。网格技术是一种有利于高性能计算应用普及的新技术。网格以其资源共享、协同工作的固有能力和网格服务的形式，支持用户共享使用Internet中的各类资源，网格允许用户克服地理的障碍，更便捷地获得高性能计算的能力，网格简化高性能计算机的使用方式，使更多的普通用户能够利用高性能计算机的能力去解决过去难以解决的问题，扩大了高性能计算机的应用范围。需要强调的是，高性能计算的技术创新有赖于国家持续的支持，以保证足够的研究经费和一支高水平精干的研究队伍。
高性能计算人才的培养是一项长期的艰巨任务，不仅要通过改革高校的学科划分和专业设置来加强高性能计算复合型人才的培养，还要通过应用系统的开发，培养和锻炼各个行业与领域熟悉高性能计算的人才，只有这样才能真正保证高性能计算及应用的可持续发展。
(作者单位：北京航空航天大学 北京 100083)
衡量高性能计算机的水准主要是看其计算能力。60年前，当每秒能完成数千次运算的第一台数字计算机诞生时，它就是当时最高计算能力的体现。近30年来，计算机的运算速度平均每10年就要翻1000倍，这比我们通常说的每18个月翻一番的摩尔定律速度还要快。在进入新世纪的今天，恐怕每秒5万亿次到10万亿次的运算速度只能算是高性能计算机入门的门槛。当今世界上最快的计算机，美国的蓝色基因计算机，每秒钟已经可以执行180多万亿次浮点运算，而每秒千万亿次浮点运算能力的计算机的问世也指日可待。
高性能计算机与大众生活息息相关
高性能计算机一般都和科学研究联系在一起，小到原子结构的分析，大到宇宙起源模拟，到处都需要高性能计算机。但是，高性能计算机的应用决不仅限于此。在和人民大众生活息息相关的各个领域，我们都可以看到高性能计算机的身影
——工农业生产和人民生活需要精确的天气预报。今年夏天台风“麦莎”与北京的擦肩而过以及飓风“卡特丽娜”对美国新奥尔良的正面重创说明我们多么需要精确的天气预报。以高性能计算为基础的气象和气候数值预报是精确天气预报的基础。我们知道，地球连同它的大气层是一个大系统，它的内部以及它与宇宙空间，特别是与太阳之间的能量交换与转换决定了地球上的气候状况。如果我们能够在观察数据的基础上，精确地计算和模拟出这个系统内能量转换的过程，我们就可以精确地预测天气的变化。现在的高性能计算机的速度还不足以让我们在全球范围以精确的尺度达到这个目的。
——对新药研制的促进。在与疾病作斗争的过程中，我们需要新的药品。研制一种新药从化合物筛选到临床试验，一般需要10到15年的时间。在化合物筛选阶段，对于数十万种化合物，用传统的实验手段，筛选出有效的化合物需要花费大量资金购买化合物，需要几年的实验时间，而且筛选—的范围受到金钱和时间限制，难以得到最佳的结果。现在使用高性能计算机这个工具，以计算机模拟的手段，科学家可以在较短的时间内从几十万甚至几百万种化合物中筛选出有效的药物化合物，这不仅节省了购买真实化合物的大量资金，而且大大缩短了药物研发的周期。
——对网络信息服务的影响。在网络日益普及的今天，我们已经渐渐习惯于从网上获得信息和服务，但是同时也经常为服务响应速度的迟缓而烦恼。网络信息服务绝不是我们通常想象的找一台微机服务器，建个网站就能成的事。要面对数千万、数亿用户的访问请求，服务器必须有强大的数据吞吐和处理能力。这又是高性能计算机发挥作用的舞台。高性能服务器每秒种可以处理数千万乃至数亿次服务请求，及时提供用户所需要的信息和服务，保证服务质量。
——对制造业的推动。我国是一个制造业大国，被人们称为“世界工厂”。高性能计算在制造业的广泛使用，不仅可以帮助工程师在设计阶段更科学地计算材料强度，更合理地选择和使用材料，设计出更符合空气和流体动力学原理和人体工程的产品结构和外形，而且可以在仿真基础上全面规划整个制造过程，有效提高产品制造的质量和产量。基于高性能计算的全数字化设计制造环境在缩短产品设计周期、节能降耗、降低污染、提高产品质量方面的作用不可限量。用高性能计算能力武装起来的制造业必然能更快速地应对市场的动态需求，提高自身的竞争能力。
高性能计算机发展任重道远
高性能计算机的制造是一项非常复杂的系统工程，提高计算机的性能有许多关键问题有待解决。比如，高性能计算机中的并行、互联和体系结构问题，还有数据吞吐能力以及高效率工作的问题等等。
尽管我国已经能够制造十万亿次级的高性能计算机，但是高性能计算的整体水平比起美国、日本和欧洲发达国家仍有较大的差距。当前制约我国高性能计算发展的主要因素有
1.核心技术不足．我国制造的高性能计算机在核心技术上虽有不少突破，但仍然在很大程度上依赖于国外。在高性能计算机体系结构和关键技术上投入的研究经费和研究力量不足，阻碍我国在该领域的创新。
2．人才不足，高性能计算机的应用目标往往是解决综合性、系统性的复杂问题，涉及多个领域。开发一个好的高性能计算应用涉及应用问题抽象、模型建立、并行算法研究、并行程序实现、应用系统测试验证等多个阶段，需要熟悉应用和计算的“多面手”型人才，需要不同学科、不同技术背景的人员的密切合作。而我国高校目前的专业划分难以培养既熟悉先进计算机技术，又熟悉应用领域问题的人才，以至于这类人才奇缺。不同学科的科技人员之间的交流和合作机制又不健全，造成懂高性能计算机的人不懂应用，而了解应用的人又不知道如何用高性能计算的方法来解决问题的局面。
3．应用软件匮乏我国长期以来存在的重硬件、轻软件的现象在高性能计算领域格外突出，影响更大。对于高性能计算机而言，缺乏合适的应用软件就根本无法开展相应的应用，也无法吸引用户来使用高性能计算机。高性能计算机上运行的应用软件专业性强，价格昂贵，国内应用部门每年都花费大量经费，采购应用软件，但是这种采购一般是分散进行的，缺少相互协调，因此国家整体布局还不尽合理，有些软件多个部门重复采购，而另一些急需的软件又没人购买。另外，单个部门购买软件的规模往往有限，不能与并行硬件的规模相适应。这些软件的所有权和使用权属于采购的部门，不同部门拥有的软件难以交流和共享。此外，很多国外的应用软件都和国外的高性能计算机系统绑定，这就迫使我国的用户在采购软件的同时必须选用国外的硬件系统，严重影响国产高性能计算机的推广应用和我国高性能计算机产业的成长壮大。
4．资源分布不均匀，国内高性能计算机主要分布在科研院所、大学以及石油勘探、气象预报等应用部门，地域分布也不均匀。资源分布的不均匀和资源访问的困难，使得不少高性能计算的潜在用户放弃了应用的打算。在经济效益不够好的传统产业尤其如此。这种资源分布的不均匀性一方面使需要资源的用户难以获得资源，另一方面也造成宝贵资源的闲置和浪费。
我国的高性能计算事业必须走可持续均衡发展的道路。从应用需求出发应该是基本的原则。高性能计算是昂贵的，不仅有设备的初始投入，而且有场地条件、电力消耗、运行维护和人员队伍建设等多种费用。因此，一定要切实从应用需求出发，大力促进应用的进步，以此推动高性能计算的发展。
强调应用需求牵引并不是忽视技术的推动作用。技术的进步可以创造新的应用，调动新的应用需求。要通过技术进步改善高性能计算机使用的方式，降低高性能计算应用开发的难度，降低其技术门槛。网格技术是一种有利于高性能计算应用普及的新技术。网格以其资源共享、协同工作的固有能力和网格服务的形式，支持用户共享使用Internet中的各类资源，网格允许用户克服地理的障碍，更便捷地获得高性能计算的能力，网格简化高性能计算机的使用方式，使更多的普通用户能够利用高性能计算机的能力去解决过去难以解决的问题，扩大了高性能计算机的应用范围。需要强调的是，高性能计算的技术创新有赖于国家持续的支持，以保证足够的研究经费和一支高水平精干的研究队伍。
高性能计算人才的培养是一项长期的艰巨任务，不仅要通过改革高校的学科划分和专业设置来加强高性能计算复合型人才的培养，还要通过应用系统的开发，培养和锻炼各个行业与领域熟悉高性能计算的人才，只有这样才能真正保证高性能计算及应用的可持续发展。
(作者单位：北京航空航天大学 北京 100083)