■我国超级计算机研制能力已位居世界领先水平，但在技术储备、系统稳定性方面与发达国家仍有明显差距
■全球超算已经"整体提速"，相关商业应用软件仍为国外垄断，超算领域将再次出现"你追我赶"的激烈竞争局面
■目前我国仍然存在重机器、轻环境、轻应用的做法，应围绕国产处理器建立生态系统，否则不可能会形成产业规模
    新一期全球超级计算机500强榜单日前公布，使用中国自主芯片制造的“神威太湖之光”登上榜首，这是中国“芯”走上自主之路的里程碑式事件，意味着中国掌握了超算制造的主要核心技术。中国超级计算机拥有中国“芯”终于不再是梦想，而是成为了再真实不过的现实。
    走进国家超级计算无锡中心，1000平方米的房间内，记者看到了“神威·太湖之光”的“真身”：
    由40个运算机柜和8个网络机柜组成。每个运算机柜比家用的双门冰箱略大，打开柜门，4块由32块运算插件组成的超节点分布其中。每个插件由4个运算节点板组成，一个运算节点板又含2块“申威26010”高性能处理器。一台机柜就有1024块处理器，整台“神威·太湖之光”共有40960块处理器。
    “每一块处理器相当于20多台常用笔记本电脑的计算能力，4万多块再组装到一起，速度之快可想而知。”国家超级计算无锡中心主任杨广文说。
    封锁倒逼的技术突破
    30年前，中国的超级计算机用户有一个神秘的“玻璃房”：美国人把一台超级计算机卖给中国，用不透明的玻璃包裹得严严实实，中国技术人员没有授权不得入内。
    北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院王兰宁教授至今记得这个中国土地上的“技术飞地”。“全国只有几个有授权的科学家能够进入玻璃房，而且是在美国人的监视下，一旦程序运行完，机器立即被锁回玻璃房。”
    上世纪80年代，我国已逐步迈入独立设计和制造巨型机的国家之列，但却因核心处理器等关键部件与技术的短板只能受制于人，直接导致了我国虽是国外超级计算机“大买家”，却无法拥有匹配的“议价权”。
    步入“十二五”，在国家863项目重点支持下，我国超级计算发展不断取得突破。“天河二号”问鼎“六连冠”的同时，在全球超级计算机500强榜单上，中国制造的名单正越来越长，这引起了美国的警惕。2015年4月，美国政府宣布，把与超级计算机相关的4家中国机构列入限制出口名单，目的就在于通过限售，锁死中国超算快速发展的脚步。
    正是这种封锁带来的激励，让我国下大力气研发全国产化的“神威”系列超级计算机，直至此次登顶国际榜单。由此，只有5厘米见方的薄块“申威26010”不仅成为“神威·太湖之光”的心脏，也成为我国自主研发打破30年技术封锁的一柄利器。
    杨广文说，关于是否应该自主研发核心处理器的争议一直存在，有人说做了这么多年没有做起来，干脆不要做了，“抱养”一个好了。还有声音说，引进、吸收、再创新的高铁模式就很好，为什么非要关起门搞自主生态？
    “如果没有坚持完全自主生态，没有搞十几年不行，再搞十几年的劲头，不可能有今天核心指标齐头并进的神威。”国家并行计算机工程技术研究中心副主任梁军说。
    美国加利福尼亚大学河边分校超级计算实验室负责人陈子忠对记者说，虽然中国已经多次使用美国芯片组建的超级计算机登上500强榜单榜首，但“神威太湖之光”凭借的是中国自主芯片获此殊荣。
    中科院计算机网络信息中心超级计算中心主任迟学斌说：“这是我国自己的处理器在高性能计算机系统最成功的应用，比现在的‘cpu+加速器’的（计算）系统还能够节能，这充分体现了我们在处理器研制方面已经取得了长足进展。”他认为，“神威太湖之光”的研制成功为下一代超算系统的研制开辟了一条新途径，那就是可以使用众核处理器构建超算系统，避免使用加速器给程序设计带来困难，这为使用好超算系统提供了极大方便。
    中美企业占据榜单前列
    喜上加喜的是，在中国国内超算生产商联想、中科曙光与浪潮等的大力推动下，中国第一次把美国赶下占据了23年之久的超算入榜总数“王座”。唐加拉感慨地说：“2001年中国上榜数量还是零，但今天中国已经超过美国。没有其他国家有这样快的增长速度。”
    榜单每半年更新一次，但前五名排位已经有长达3年未变。这次，终于有新面孔出现并且一下子就占据头名：中国“神威太湖之光”的速度比第二名、同样来自中国的“天河二号”快出近两倍，效率也提高3倍。
    在上榜总数上，中国首次把长期独占鳌头的美国“拉下马”。中国超算上榜总数从上一期的109台猛增至现在的167台，登上榜首；而美国从上一期的199台下降至现在的165台，500强榜单有史以来首次无缘总数第一。此外，欧洲总数为105台，其中德国26台、法国18台、英国12台；在亚洲，日本位居中国之后排在第二，总数为29台。
    陈子忠说，这说明“中国政府近年来对信息技术领域极其重视，投资力度加大，也表明在中国计算机专家的长期努力下，中国的信息技术发展迅猛”，现在“中国已经掌握了超级计算机制造的主要核心技术，在超级计算领域的竞争力和实力将越来越强”。
    从公司角度看，中美两国计算机企业在榜单前几名呈“交错”之势。美国惠普公司生产的超级计算机依然最多，为127台；其次是中国的联想，有84台，与上一期的25台相比大幅上升；美国克雷公司以60台位居第三；中科曙光以51台位居第四；美国国际商用机器公司（IBM）以38台位居第五；中国另一家厂商浪潮以20台位居第八。
    从使用的处理器看，美国仍占据主导地位。500强中，有455台超算使用英特尔处理器，使用IBM和超威半导体公司（AMD）处理器的超算分别为23台和13台。
    为保证运算速度，超算一般都会使用多个负责执行计算、数据处理等最重要任务的内核，并且处理器的内核数量增加也已成为趋势。此次上榜的超算中，有98.2%的系统使用的处理器至少有6个内核，84.8%的系统运用至少含8个内核的处理器，63.6%的系统使用内含10个或更多内核的处理器。
    全球超算的“整体提速”也是一大趋势。此次上榜的超算中有95台超算的浮点运算速度超过每秒千万亿次，比上一期多出十余台，比一年前多出近30台。并且，此次榜单最后一名的运算速度为每秒285.9万亿次，比上一期最后一名的每秒206.3万亿次快出许多。
    应用层面仍不及美日欧
    国家超级计算无锡中心副主任付昊桓介绍，依托“神威·太湖之光”，以清华大学为主体的科研团队首次实现了百万核规模的全球10公里高分辨率地球系统数值模拟，这一成果将全面提高我国应对极端气候和自然灾害的减灾防灾能力；国家计算流体力学实验室对“天宫一号”返回路径的数值模拟结果令人振奋，将为“天宫一号”顺利回家提供精确预测；上海药物所开展的药物筛选和疾病机理研究，短短2周就完成常规需要10个月的计算，大大加速了白血病、癌症、禽流感等方向的药物设计进度……
    但国家863计划高效能计算机及应用服务环境重大项目总体专家组组长、北京航空航天大学教授钱德沛提醒说，美国整体上仍处于领先地位，技术储备的纵深比中国深得多，美日欧在超算应用方面要比中国有优势。“中国不能盲目乐观。而且入榜的很多系统严格上不属于超算，是数据中心等系统，美国、日本等一般不将这类系统列入超算，所以数量不能说明一切”。
    可以预计的是，在未来几年，超算领域将再次出现“你追我赶”的激烈竞争局面。美国在2018年前后将有至少3台浮点计算能力达到每秒10亿亿次级别的超级计算机问世，日本新一代超算Flagship2020也将在2020年左右上线。所以，对超算榜首可能出现的交替领先态势，应以平常心对待。
    毋庸置疑，一个国家的计算能力已成为现代国家战略力量的重要组成部分。最新榜单在一定程度上证明了中国的计算实力，但中国要成为像美国那样的计算强国还有很长的路要走。陈子忠建议，为进一步增强中国在超算领域的竞争力，中国还需在超级计算的软件研制、应用开发和人才培养等方面进一步加强。
    钱德沛则坦言，“中国有进步，但是弱点也明显”。要加强基础技术研究，在核心关键技术，例如新型器件、新的体系结构、系统软件、工具软件、应用软件、并行算法等方面加大努力。特别是围绕国产处理器，要建立生态系统，要有更多的研究团队、公司为国产处理器研发软件，研发面向市场的服务器系统，否则不可能会形成产业规模，目前中国仍然存在重机器、轻环境、轻应用的做法。
    差距也是动力
    杨广文表示，不可否认，“神威·太湖之光”的成功，标志着我国超级计算机研制能力已位居世界领先水平，但在技术储备、系统稳定性方面与发达国家仍有明显差距。
    速度之争是超算领域最为直接的对决。与“天河二号”“六连冠”的辉煌相比，此次登顶的“神威·太湖之光”要想长期占据世界第一的地位变得异常艰难。
    去年7月，美国启动“国家战略计算计划”，目标是到2025年建造世界上运算最快的计算机。
    “未来五到十年，从每秒十亿亿次到每秒百亿亿次是超算发展的决胜之地。”国家并行计算中心的相关科研人员表示，虽然超算大国都在进行部署，但其中需要解决的技术关键环节非常多，以能耗为例，“神威·太湖之光”一年的用电量达到15兆瓦，相当于3个清华大学的用电量。以现有技术即使能够实现百亿亿次，能源消耗将十分惊人。
    无论速度有多快，发展超算始终是为了“致用”，而这仍然是当前我国超算发展的短板。
    中科院计算机网络信息中心研究员张鉴表示，我国利用超算系统解决问题的能力长期不足，相关商业应用软件仍为国外垄断，在软件研制、应用开发和人才培养方面还有待进一步提高。将“制好”优势转化为“用好”优势，才能真正实现对产业创新与升级的带动。