奔跑中的中国——超级计算机与3D打印技术

加 加 徐 珊/供稿

在2016年全球自然科学技术指数的国家与地区排行榜中，前十位分别是：美国、中国、德国、英国、日本、法国、加拿大、瑞士、韩国、意大利，中国仅次于美国位居第二。而在全球科研机构排名中，中国科学院更是高居榜首。

在上一期中，诺诺和大家一起见识了量子通信与量子存储器。今天，我要跟小伙伴们分享的高科技是：超级计算机、云计算、3D打印、激光技术和纳米技术。

超级计算机

在新一期的全球超级计算机500强榜单中，中国的“神威·太湖之光”轻松蝉联冠军。这个榜单每半年发布一次，算上之前“天河二号”的六连冠，中国计算机已连续4年占据全球第一的宝座。

说出来可能你会觉得不可思议—“神威”平均每秒能进行9.3亿亿次的运算。也就是说，“神威”每秒的计算量相当于全球人同时用计算器不吃不喝计算半年！这台超级计算机之所以会受到热捧，还有一个非常重要的原因—“神威”的所有核心部件都是中国自主建造的！

有的人说，研究超级计算机是面子工程，在实际生活中根本没用，那是完全错误的。从2016年6月“神威”向公众开放以来，国内外科学家已经通过它取得了100多项成果，涉及气候、海洋、航空、生命科学等19个领域。其中，“千万核可扩展全球大气动力学全隐式模拟”还获得了国际高性能计算应用领域最高奖—“戈登·贝尔”奖。超级计算机不仅是现代国家实力的象征，而且已经渗透到各个科学领域，为全球人类做出贡献。

“紫云1000”是中国自主研发的首台云计算机，也是全世界第一台云计算机。“紫云1000”的功能非常强大，当我们用传统的方法部署一个云计算系统时，需要一个十人以上的技术团队耗费几个月的时间才能完成。但如果使用“紫云1000”，整个过程仅需1名熟练的技术人员花几个小时就能轻松解决。

激光成形钛合金构件

中国是目前世界上唯一掌握激光成形钛合金大型主承力构件制造技术，并付诸实用的国家。这种技术其实就是3D打印技术的拓展，那它和普通的3D打印有什么区别呢？其实，两者最大的区别就在于激光。

传统的钛合金制造方法是机械加工，先要熔铸大型钛合金铸锭，然后用万吨级水压机制造零件毛坯，最后再对毛坯零件进行打磨加工。整个工序的成本非常高，而且制造速度很慢。现在有了3D激光打印可就简单多了，激光束能够快速融化材料粉末，像普通的3D打印一样直接做出成品。这种技术不仅简化了传统制造的复杂工序，还降低了制造成本，提高了制造效率与加工质量。

深紫外全固态激光器

2016年，中国成功验收了自制的深紫外全固态激光器，成为目前世界上唯一能够制造实用化、精密化深紫外全固态激光器的国家。这台机器是世界前沿材料的基础科研设备，常用于材料学。为什么要介绍它呢？因为在过去，我国的尖端科学仪器几乎全靠进口。一旦发达国家不肯把设备卖给我们，那我们的科研项目就无法进行下去。但现在，我们终于可以摆脱发达国家的束缚，堂堂正正地用自己研发的设备进行科学研究了！

碳纳米管

如果能在地球与月亮之间搭建一座天梯，我们便可以乘坐它往返于地月之间，就像坐电梯一样，那可就太爽啦！但是真的有材料能够承受各种各样的压力而不损坏吗？回答是肯定的，那就是碳纳米管。

想要实现上面的愿望，那么我们就必须批量制造出千米级以上的碳纳米管。这可不是一件简单的事情，目前全世界最长的一维纳米材料就是清华大学科研团队制造的只有半米长的碳纳米管。看来想要通过电梯登上月球还要再等一段时间呢！

小伙伴们对碳纳米管可能很陌生，但作为高科技迷，不知道这个东西可就落伍了，因为这是目前人类能制造的最强韧的材料！

碳纳米管的材料和我们熟悉的钻石、石墨一样，都是碳。它的硬度与钻石相当，却拥有良好的柔韧性。碳纳米管半径极其微小，把几万根碳纳米管并排在一起，也只有一根头发那么粗，但它的长度却可以超过宽度的1亿倍！把这些微型管粘在一起，或者在其他材料中掺杂微量的碳纳米管，都能制造出性能超群的工业用品。

如果人类能进入纳米时代，那全世界的价值观可能都要改写了。在纳米技术的世界里，一个物品的成本不取决于它的稀有程度或是制造流程的难度，只取决于它的原子结构有多复杂。到那时，我们甚至可以全身戴满闪闪发光的钻石，因为钻石不再是稀缺品；物理学家将成为最厉害的人，因为他们可以制造出任何化学家能写出来的物质，只要把电子按照化学家的方程式拼在一起就可以了。

在1800年之前，中国的科技一直处于世界领先的地位，但闭关锁国使我们错过工业革命，导致当时的科技大大落后于西方。现在，我们再次站到了顶点，成为了引领世界的科技强国。在下一期中，诺诺还会介绍哪些先进科技呢？请大家拭目以待吧！