超級計算機有什么用

馬俊 劉揚

盡管超級計算機的研制和運營費用越來越高，但美、日等發(fā)達國家對此“揮金如土”，毫不吝嗇。那么究竟是什么魔力吸引各國在超算領(lǐng)域持續(xù)“燒錢”呢？

左右情報戰(zhàn)攻防

超級計算機的一個主要應(yīng)用是在情報收集領(lǐng)域，為什么各國都去搶超級計算機的世界第一？因為它代表著對安全防護系統(tǒng)的破解能力。

中科院計算所研究員張云泉形容說：“你的超算能力一旦領(lǐng)先，就意味著你有能力配我家安全門鎖的鑰匙，甚至可以打開我家的任何鎖，我家里所有東西都將處于不設(shè)防狀態(tài)?！彼忉屨f，超算能力領(lǐng)先后，對手的安全系統(tǒng)就要全面升級，“我原來能破解64位的密碼，現(xiàn)在一升級，我就能破解128位的。如果不升級安全系統(tǒng)，你的整個密鑰就失效了，我就能強行攻破，拿到你的情報?！?/p>

除了破解能力外，超級計算機還能用于篩選情報。美國國家情報機構(gòu)的“棱鏡”計劃顯示，美國花巨資收集各國的信息，其中包括普通民眾的海量信息。這意味著需要有巨大的信息處理能力。特別是反恐等情報具有時效性，需要從天文數(shù)字的信息里盡快篩選出有價值的情報，這只能依靠超級計算機。

核武器安全離不開超算

張云泉說，對美國而言，超算的作用首先在研制核武器領(lǐng)域。加利福尼亞的利弗莫爾國家實驗室、新墨西哥州的洛斯·阿拉莫斯國家實驗室、圣地亞國家實驗室、橡樹嶺國家實驗室都參與了利用超級計算機維護美國核武庫安全的工作。由于美國大批核彈頭已經(jīng)接近服役年限，而囊中羞澀的五角大樓希望延長其服役周期，這就必須通過超級計算機模擬預(yù)測這些核武器何時會失效，哪個部件需要更換。

由于《全面禁止核試驗條約》已經(jīng)生效，是否具備超級計算能力，標(biāo)志著能不能繼續(xù)發(fā)展下一代核武器。利用1945年到1992年美國進行的1054次核試驗獲取的數(shù)據(jù)，美國還通過超級計算機建立核爆炸數(shù)學(xué)模型，深入了解核爆炸的原理，進而研制新一代核武器。

帶動信息化技術(shù)的火車頭

在計算機行業(yè)內(nèi)，超級計算機一直被認為是信息化發(fā)展的火車頭。因為很多最先進的信息化技術(shù)，包括現(xiàn)在我們用的很多處理器技術(shù)、虛擬化技術(shù)、量子計算、新的存儲器部件等，都是最早為超算領(lǐng)域服務(wù)，之后隨著技術(shù)成熟、價格下降，才開始普及，用于服務(wù)器、個人電腦乃至手機的。

事實上，現(xiàn)在IT領(lǐng)域概念火熱的云計算和大數(shù)據(jù)，其計算能力也來自超級計算的基礎(chǔ)和演繹。云計算能同時運行大量的小任務(wù)，這些任務(wù)之間沒有什么關(guān)系，在業(yè)內(nèi)被稱為高吞吐量的計算。大數(shù)據(jù)主要是做數(shù)據(jù)挖掘，以圖算法為主。相比之下，超級計算的要求最高，它追求性能，要在最短時間內(nèi)計算出單個任務(wù)。盡管形式不一樣，它們背后都是對計算能力的要求，因此也可稱為廣義超算。

改變未來生活

張云泉認為，過去科學(xué)研究主要都是以理論分析、實驗觀察為手段，現(xiàn)在在尖端科研領(lǐng)域，已越來越多地利用計算模擬。他說，2013年諾貝爾獎中物理學(xué)獎、化學(xué)獎、生物醫(yī)學(xué)獎3個領(lǐng)域都與超算有關(guān)系。

浪潮集團首席科學(xué)家王恩東表示，超算的計算結(jié)果最終的表現(xiàn)形式可能是重大科研課題的突破，也可能是創(chuàng)新性的產(chǎn)品，或者是制作精美的文化創(chuàng)意作品等等。而這些成果可以為人們帶來更加便捷、科技化的生活，提升老百姓的生活質(zhì)量。比如，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域使用超級計算機，既可以進行基因的測序，從根本上破解人類生命的“密碼”，從基因修補的角度來避免很多先天性疾病，也可以在幾百萬藥物成分中選擇最合適的配比，進行新藥物的研發(fā)。在智能穿戴設(shè)備走向普及之后，可以使用超級計算機對每個人的健康情況進行實時的監(jiān)測，像感冒前兆、過度疲勞等各種很小的癥狀都會獲得及時的提醒。

（作業(yè)本摘自《環(huán)球時報》2014年6月25日，小黑孩圖）