还记得中国超算遭受的冷眼与嘲笑吗

李沛

2020年12月4日，中國科学技术大学宣布该校潘建伟等人成功构建76个光子的量子计算原型机“九章”，求解数学算法高斯玻色取样只需200秒，而目前世界最快的超级计算机“富岳”要用6亿年。

这一突破使我国成为继美国之后全球第二个实现“量子优越性”的国家。从早期的“算力不足恐惧症”，到现在的世界领先水平，中国超算经历了什么？

令人酸楚的“玻璃房”

1959年，中国第一台大型电子计算机104机试制成功，并立即应用于原子弹相关研制工作，这台计算机每秒可完成1万次浮点运算。同期被公认的超级计算机鼻祖，IBM公司开发的7030机，浮点运算性能约为每秒60万次。

超级计算机，对于此时的中国人而言，还是遥不可及的梦想。

1965年9月，第九研究院理论部副主任于敏带领几十位研究人员赶赴上海，利用当时华东计算所刚刚研制成功的J501电子计算机开展突破氢弹原理的会战，历时三个多月。此即中国两弹研制中里程碑意义的“百日会战”。

这台设备运算速度约为每秒5万次，已经是当时国内性能最强的计算机。

氢弹原理突破17个月之后，1967年6月17日，中国成功进行了氢弹试验，标志着中国人完全掌握了第一代核武器技术。

但是，进入20世纪70年代，核武器研究团队得出了严酷的结论：“没有运算速度达每秒一亿次以上的计算机系统，就搞不出第二代核武器”。

1976年末，即将卸任的美国总统福特意外签发了两台Cyber172型入门级超算对华出口许可，用于中国石油地质勘探部门的数据处理，以此表达对中国的善意。中国第一次有了接近世界水平的高速计算设备。

然而，为了防止中方将超算用于其他领域，美方对这两台设备的性能做了降级处理，并设置了严苛的条件：机房钥匙由美方人员掌管，上机需要美方人员审核监督。这就是在中国超级计算机发展史上令人酸楚的“玻璃房”故事。

此后，中方又趁热打铁，与日立公司达成协议，购入3台日立M系列大型计算机用于气象预报工作。1978年2月，卡特政府批准这一出口申请，但是仍然要求日方在对华出口版本上大幅降低性能，在出口的前三年安排日方人员值守机房，中方的上机操作内容必须向日立公司总部提交汇总报告。

旁人的冷眼与嘲笑是前进的动力，在一而再的刺激下，中国人深刻意识到自力更生是唯一出路。

研制中国自己的“巨型机”

1978年3月，中央军委主席邓小平亲自主持了巨型计算机研制工作会议，下定决心研制中国人自己的超算，以解决国防建设等领域紧迫的大型科学计算问题。他对参会人员表示：“中国要搞四个现代化，不能没有巨型机！”。

1978年5月，国防科委决定由国防科技大学承担巨型机研制任务。中国超级计算机的研发正式展开。

超级计算机规划性能为每秒1亿次浮点运算，比中国此前研制过的最先进计算机还要快一百倍，技术跨度如此之大的研制任务在计算机发展史上是极为罕见的。

在总指挥慈云桂教授的带领下，研发团队选择了当时世界第一超算——美国的Cray-1作为总体架构参考;再自上而下拆解部件、材料和设备需求，国内没有的，果断引进。

得益于正确的战略和得力的执行，巨型机项目仅仅历时五年就完成研制任务，较原定规划提前了整整一年，研制费用也不到原先预计的五分之一，为国家节省了大量经费。

1983年12月26日，中国第一台亿次超级计算机“银河一号”通过国家技术鉴定，这标志着中国成为继美国、日本之后，第三个能独立设计和制造超级计算机的国家。

此后，国防科大又相继完成银河二号、三号、四号、五号超算的研制，实现了运算性能从每秒亿次到十亿次，百亿次、万亿次、十万亿次的突破。

特别是鲜为人知的银河五号（银河-V），计算性能与当时美国最强的超级计算机，用于完整仿真核试验的ASCI White机组处于同一数量级，保障了中国核心国防科学计算任务的实现。

2009年，国防科大正式对外公开了新一代千万亿次级超级计算机——“天河”系列，令世界震动。天河一号的峰值性能达到每秒1206万亿次浮点运算，使中国成为美国之后、全球第二个能够制造千万亿次超算的国家。

一年之后，天河一号再次创造了历史。

天河一号改进型天河-1A，以峰值性能每秒4700万亿次、持续性能每秒2507万亿次的数据超越美国的美洲豹（Jaguar）超级计算机，第一次登顶世界超算TOP500排行榜。

2013年6月，天河二号超级计算机正式亮相，其峰值性能每秒5.49亿亿次、持续性能每秒3.38亿亿次的表现，甩开第二名美国的“泰坦”超级计算机接近一倍，毫无争议地成为世界超算TOP500排行榜王者。

由于它性能太过领先，成为过去12年里占据TOP500榜首位置时间最长的超级计算机。

对此，美国人的反应非常直接和“本色”。2015年4月，就在天河二号“改进版”试图将计算性能再次翻番的前夕，美国商务部决定禁止向中国4家超算机构（国家超级计算长沙中心、广州中心、天津中心和国防科技大学）出售英特尔芯片。

中国超算成功“登顶”

然而，这次对天河超算研制力量看似周密的“定点清除”式打击，并没有起到美国人预想的作用。

2016年6月，接替天河二号排行榜王座的仍然是一台中国超算——神威·太湖之光。这台新机的持续运算性能达到每秒9.3亿亿次，是天河二号的三倍。

更重要的是，神威·太湖之光没有使用美国CPU、GPU部件，而是使用自主知识产权的SW26010处理器。美国的制裁长臂已经“鞭长莫及”。

神威·太湖之光接力天河二号的同时，TOP500超算榜单上榜的中国超算一共达到了167台，超过了美国的165台。此前，全球没有任何一个国家取得过如此成就。

上榜的这167台中国超算，几乎是清一色的国产品牌，而仅仅在10年前，中国市售高性能计算机的大部分份额还属于惠普、IBM等国外厂商。

榜单上标注的中国超算还不是产业影响力的全部，在媒体聚光灯之外，中国厂商在国际超算市场上，也已经不经意间建立了绝对竞争力。

以2020年6月TOP500榜单为例，安装地在中国的超算达到226套，美国以114套的悬殊差距排名第二。如果进一步统计各国超算的生产地，则仅仅三家中国厂商（联想、浪潮、曙光）就制造了榜单上超过60%的超算设备。

中国超算产业在全球市场已经建立起了统治性份额，这种翻天覆地的变化，比榜首位置的争夺影响更为深远。

（郑源荐自《华声》）