冷眼與嘲笑中，中國(guó)超算成功登頂

李沛

近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)宣布該校潘建偉等人成功構(gòu)建76個(gè)光子的量子計(jì)算原型機(jī)“九章”，求解數(shù)學(xué)算法高斯玻色取樣只需200秒，而目前世界最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)“富岳”要用6億年。

算力不足影響核武器研制

中國(guó)電子計(jì)算機(jī)事業(yè)，從一開(kāi)始就與原子彈工程有著密切聯(lián)系。

1959年，中國(guó)第一臺(tái)大型電子計(jì)算機(jī)，仿制蘇聯(lián)БЭСМ-Ⅱ的104機(jī)試制成功，并立即應(yīng)用于原子彈相關(guān)研制工作，這臺(tái)計(jì)算機(jī)每秒可完成1萬(wàn)次浮點(diǎn)運(yùn)算。作為對(duì)比，同期IBM公司為美國(guó)原子彈研發(fā)機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)的7030機(jī)，浮點(diǎn)運(yùn)算性能約為每秒60萬(wàn)次。

對(duì)于IBM7030這臺(tái)橫空出世的超級(jí)計(jì)算機(jī)，中國(guó)人曾嘗試花費(fèi)700多萬(wàn)美元購(gòu)買(mǎi)，但在巴統(tǒng)（注：巴黎統(tǒng)籌委員會(huì)，是對(duì)社會(huì)主義國(guó)家實(shí)行禁運(yùn)和貿(mào)易限制的國(guó)際組織）的限制下最終夭折。

原子彈的攻關(guān)不等人。怎么辦？拼命硬干！1965年9月，二機(jī)部第九研究院理論部副主任于敏，帶領(lǐng)幾十位研究人員趕赴上海，利用當(dāng)時(shí)華東計(jì)算所剛剛研制成功的J501電子計(jì)算機(jī)開(kāi)展突破氫彈原理的會(huì)戰(zhàn)，這臺(tái)設(shè)備運(yùn)算速度約為每秒5萬(wàn)次，已經(jīng)是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)性能最強(qiáng)的計(jì)算機(jī)。

但是，進(jìn)入上世紀(jì)70年代，核武器研究團(tuán)隊(duì)得出了嚴(yán)酷的結(jié)論：“沒(méi)有運(yùn)算速度達(dá)每秒1億次以上的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，就搞不出第二代核武器”。技術(shù)發(fā)展的新要求與現(xiàn)實(shí)保障條件的差距，已經(jīng)到了非彌補(bǔ)不可的程度。

1976年末，即將卸任的美國(guó)總統(tǒng)福特意外簽發(fā)了兩臺(tái)CDC公司的Cyber172型入門(mén)級(jí)超算對(duì)華出口許可，用于中國(guó)石油地質(zhì)勘探部門(mén)的數(shù)據(jù)處理，以此表達(dá)對(duì)中國(guó)的善意。然而，為了防止中方將超算用于其他領(lǐng)域，美方對(duì)這兩臺(tái)設(shè)備的性能做了降級(jí)處理，并設(shè)置了嚴(yán)苛的條件：機(jī)房鑰匙由美方人員掌管，上機(jī)需要美方人員審核監(jiān)督。

在引進(jìn)Cyber172的嘗試后，中方又趁熱打鐵，與日立公司達(dá)成協(xié)議，購(gòu)入3臺(tái)日立M系列大型計(jì)算機(jī)用于氣象預(yù)報(bào)工作。1978年2月，卡特政府批準(zhǔn)這一出口申請(qǐng)，但是仍然比照Cyber172的做法，要求日方在對(duì)華出口版本上大幅降低性能，在出口的前三年安排日方人員值守機(jī)房，中方的上機(jī)操作內(nèi)容必須向日立公司總部提交匯總報(bào)告。

在一而再的刺激下，中國(guó)人深刻意識(shí)到，買(mǎi)現(xiàn)成的、一步到位是不切實(shí)際的幻想，自力更生是唯一出路。

研制中國(guó)人自己的超算

1978年3月，中央軍委主席鄧小平親自主持了巨型計(jì)算機(jī)研制工作會(huì)議，下定決心研制中國(guó)人自己的超算。

1978年5月，國(guó)防科委在北京召開(kāi)巨型機(jī)方案論證和協(xié)作會(huì)議，決定由脫胎自哈軍工的國(guó)防科技大學(xué)承擔(dān)巨型機(jī)研制任務(wù)。

超級(jí)計(jì)算機(jī)規(guī)劃性能為每秒1億次浮點(diǎn)運(yùn)算，比中國(guó)此前研制過(guò)的最先進(jìn)計(jì)算機(jī)還要快100倍。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)選擇了當(dāng)時(shí)世界第一超算，美國(guó)的Cray-1作為總體架構(gòu)參考;確定頂層架構(gòu)后，再自上而下拆解部件、材料和設(shè)備需求，國(guó)內(nèi)有的就國(guó)內(nèi)配套，國(guó)內(nèi)目前無(wú)法配套的，也不盲目攻關(guān)拉長(zhǎng)戰(zhàn)線，而是果斷利用零部件進(jìn)口的較寬松條件直接引進(jìn)。

得益于正確的戰(zhàn)略和得力的執(zhí)行，巨型機(jī)項(xiàng)目?jī)H僅歷時(shí)5年就完成研制任務(wù)，較原定規(guī)劃提前了整整1年，性能完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

1983年12月26日，中國(guó)第一臺(tái)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)通過(guò)國(guó)家技術(shù)鑒定，張愛(ài)萍上將將其命名為“銀河一號(hào)”，這標(biāo)志著中國(guó)成為繼美國(guó)、日本之后，第三個(gè)能獨(dú)立設(shè)計(jì)和制造超級(jí)計(jì)算機(jī)的國(guó)家。

中國(guó)超算成功“登頂”

在“銀河一號(hào)”之后，國(guó)防科大又相繼完成銀河二號(hào)、三號(hào)、四號(hào)、五號(hào)超算的研制，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)算性能從每秒億次到十億次，百億次、萬(wàn)億次、十萬(wàn)億次的突破。

2009年，國(guó)防科大正式對(duì)外公開(kāi)了新一代千萬(wàn)億次級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)“天河一號(hào)”，2013年，“天河二號(hào)”誕生。它們剛一被公布，就令世界震動(dòng)，尤其是“天河二號(hào)”，其峰值性能每秒5.49億億次、持續(xù)性能每秒3.38億億次的表現(xiàn)，甩開(kāi)第二名美國(guó)“泰坦”超級(jí)計(jì)算機(jī)接近一倍，毫無(wú)爭(zhēng)議地成為世界超算TOP500排行榜王者。

對(duì)此，美國(guó)人的反應(yīng)非常直接和“本色”。2015年4月，美國(guó)商務(wù)部發(fā)布公告，決定禁止向中國(guó)4家超算機(jī)構(gòu)出售英特爾芯片。

然而，這次對(duì)天河超算研制力量看似周密的“定點(diǎn)清除”式打擊，并沒(méi)有起到美國(guó)人預(yù)想的作用。2016年6月，“天河二號(hào)”超算失去了超算排行榜王座，接替它的仍然是一臺(tái)中國(guó)超算——“神威·太湖之光”。

這臺(tái)新機(jī)的持續(xù)運(yùn)算性能達(dá)到每秒9.3億億次，是“天河二號(hào)”的三倍。更重要的是，“神威·太湖之光”沒(méi)有使用美國(guó)CPU、GPU部件，而是使用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的SW26010處理器。美國(guó)的制裁長(zhǎng)臂已經(jīng)“鞭長(zhǎng)莫及”。

（據(jù)《瞭望智庫(kù)》 ）