作为国家重大科研基础设施，超级计算机是真正意义上的“大国重器”。当前，我国超算事业已走过了40余年的发展历程，实现了自主创新的诸多“第一”突破。历经多年积累，银河、曙光、天河、神威等我国系列超级计算机一个接一个迈上世界舞台，成为创新关键驱动力。

超级计算机上榜数量第一

“超级计算”指的是一种有多个处理器构成的，能够处理普通计算机无法解决的大型、复杂的计算。这一概念被提出，各国就开始了超级计算机的研发。率先完成的是美国，1976年美国成功打造第一台超级计算机，它的运行速度可以达到2.5亿次/秒。

而我国从研制出第一台每秒亿次计算的“银河-I”巨型机实现“零”的突破，到“天河一号”问鼎首个世界第一，再到“天河二号”连摘六次世界桂冠，中国超级计算实现了从“跟跑”到逐步迈上“领跑”的征途。

早在2009年5月，科技部批准成立国家超级计算天津中心，随后又批准成立了深圳、济南、长沙、广州、无锡国家级超算中心。今年5月，国家超级计算郑州中心获得科技部批复筹建，成为全国第7家批复建设的国家超级计算中心。“天河一号”、“神威蓝光”、“曙光星云”、“天河二号”、“神威·太湖之光”等一批超级计算机在这些国家级超算中心完成部署和应用，开创了中国自主超级计算技术创新与产业化的跨越式发展新历程。

根据国际组织“TOP500”公布的最新一期全球超级计算机500强榜单显示，中国境内有219台超级计算机上榜，在上榜数量上位列第一，美国超算“顶点”仍是运算速度冠军。榜单上，联想以173台的数量位居全球超算制造商第一，远超其他同行业厂商。

如今，在最新基础科学领域—诸如大气变化模拟、核聚变研究、生命科学、天体物理研究以及人工智能、大数据等课题中，超级计算机都扮演着越来越重要的角色。其中，气象领域便是使用超算的大户，2018年，中国气象局安装了“派-曙光”超级计算机，峰值计算性能是8Pflops（每秒钟8千万亿次浮点计算），计算能力已跃居气象领域世界第3位。

E级超算开展“争夺战”

在实践中，依托国家级超算中心建设，在国家和地方的协同支持下，中国超算事业发展进入了快车道。如今，E级超算成为各国在超算领域追逐的新目标。

中国高性能计算重点研发专项总体组组长、中山大学数据科学计算机学院院长钱德沛介绍，在E级超算上，各国都不愿放弃“制高点”。迄今为止，美国能源部已投入18亿美元建造三台E级超算，第一台A21将在2021年上半年上市；日本E级超算Fugaku的新一代ARM处理器已经完成，扩展了512位，内存采用了HBM（高带宽存储器）处理，“整个系统节点内存非常高”，计划于明年推出试用；欧盟也不甘落后，将在2023年左右建立欧洲的E级计算的基础设施。

而我国在E级超算领域早已起航。

2018年7月，自主研发的“天河三号”E级原型机在国家超算天津中心完成研制部署并通过验收。在“天河三号”E级原型机系统项目实施中，科研团队专门自主设计了三款芯片:“迈创”众核处理器（Matrix-2000+）、高速互连控制器、互连接口控制器；自主设计了四类计算、存储和服务结点，十余种印制电路板，核心关键技术上实现整体自主可控。

紧随其后，神威E级原型机在国家超级计算济南中心完成部署。据了解，神威E级超算原型机自2018年8月正式落地以来，目前运行状态良好，已有涉及12个领域的30余项应用完成部署。国家超级计算济南中心表示，这一原型机已具备扩展到E级计算的能力。

国家超级计算济南中心副主任潘景山表示，当前神威E级超算原型机的峰值性能达到每秒浮点运算速度3.13P，在Linpack测试中持续性能达到每秒浮点运算速度2.556P，综合水平处于当今世界前列。在最新的超算排行榜中，神威E级超算原型机位列国内超算Top100第4位，全球超算Top500第75位。

据悉，“十三五”期间，我国重点研发专项“高性能计算”的目标就是突破E级计算机核心技术，依托自主可控技术，研制适应应用需求的E级高性能计算机系统，使我国高性能计算机的性能在“十三五”末保持世界领先水平。

企业正在通过跨界融合开拓业务

要研制这样的系统，困难也不少。

“我国超算还存在一些技术瓶颈，包括高性能处理器、加速器、新型存储器件等，还有EDA（电子设计自动化）软件、先进芯片制造工艺、工程计算软件等。”钱德沛表示，我国高性能计算专项目标是突破超级计算机核心技术，研制百亿次级系统，使国家高性能计算机在“十三五”时期保持世界领先水平；同时还要研发一批关键应用软件，建立软件中心，创建高性能计算应用生态环境，建立具有世界一流资源能力和服务水平的国家高性能计算服务环境，促进我国计算服务业发展。

如今，与人工智能、云计算和大数据的融合成为超算发展的一大契机。

“融合是超算未来的趋势。”中科院计算技术研究所所长孙凝晖认为，融合不仅包括传统高性能计算与人工智能等技术的融合，还包括与移动应用、云计算的融合。未来，超算不仅是云计算的基础，高性能计算还将以云计算的方式提供服务、走向用户。

钱德沛表示，要重视超算和人工智能、大数据等技术融合发展。超算对大数据、人工智能的支撑作用非常明显，新一代人工智能的基础就是计算，超算改变了人工智能的研究方式。目前，人工智能、大数据对未来超级计算机形态结构和实现技术的影响还不是特别明显，未来会加速体现。

不少企业正在通过跨界融合，在超算应用布局方面抢占先机。以联想为例，联想一直在做垂直细分的行业应用，例如载人航天、教育科研、智能制造和生命科学。

联想集团高级副总裁、数据中心业务集团中国区总裁童夫尧认为，国家的政策在积极推动产业与信息技术的高度融合，越来越多的企业也通过跨界融合加速创新等来开拓新的业务发展动力。“面临未来的发展趋势联想已经做好了准备，我们将以超算技术为核心聚焦技术融合、行业融合、生态融合，从三方面来助力行业的破局和发展。”