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1997年5月1日,世界各大媒体都在盯着一场有史以来最奇特的象棋比赛,在纽约曼哈顿一栋高楼里,对阵的双方是国际象棋大师、世界棋王卡斯帕罗夫与IBM公司生产的超级计算机“深蓝”.前者自1985年以来一直独霸棋坛,后者则是一台采用了256个内核、由一批科学家和象棋高手编程的大家伙.最后的结果令舆论哗然,计算机“深蓝”获胜.

如果说这则旧闻已经模糊,那最近的一则消息一定令人印象深刻.今年5月14日,好莱坞著名影星安吉丽娜朱莉在《纽约时报》上发表文章,自爆已经做了切除双乳腺的手术,因为基因检测发现她体内带有极易导致乳腺癌的缺陷基因,“87%的概率会患上乳腺癌,50%的概率会患上子宫癌”.

这两条看似毫无关联的新闻,都证明了超级计算机的用武之地.“深蓝”之所以能战胜棋王,所依靠的就是能够迅速计算出对方每一步棋路后的多种应对,并从中选择最优一招.安吉丽娜的选择,除了勇气,更多是依靠现代科学的缜密计算.如果没有超级计算机,我们无法想象该如何去计算人体基因组的30亿个碱基对.实际上,安吉丽娜并不是第一个利用基因计算来选择医疗方式的人,“苹果”创始人乔布斯也是超级计算的受益者.在检测出癌症后,他支付了几十万美元,对体内的基因进行复杂而详细的计算,以密切监视癌细胞的扩散和病变,这样医生就可以针对持续变化中的癌细胞做出快速反应,做到真正的“对症下药”.正是用这种方法,乔布斯才得以在第一次癌症手术后又延长了几年寿命.

超级计算机（Superputer）,简而言之,就是能够快速处理复杂问题的超大型计算机.早期的超级计算机,干脆就叫巨型机（GiantComputer）.它由成百上千万个处理器（CPU）构成,按照一定的规则进行互连,以具备超大的存储容量和超高的计算速度.传统探知世界的方法无非就是理论和实验,有了超级计算机,便增加了一种全新的方法――模拟.因为海量数据的计算可以做出更细致的模拟,人们常常把超级计算看作能够透析万物的“魔法”.

在天津滨海新区一栋不起眼的砖红色楼房中,也在上演着这样的“魔法计算”.31岁的年轻工程师菅晓东带领本刊记者推开了一楼机房的小门,震耳的轰鸣声立刻袭来,一排排黑色的机柜整齐列阵,上面不断闪烁着绿色的小灯.这里是国家超级计算天津中心,面前的这个“大家伙”就是“天河二号”的“同门师兄”――“天河一号”,也来自国防科技大学.2010年11月,“天河一号”摘取了“世界最快计算机”的桂冠,这也是中国超级计算机第一次登上TOP500榜单首位.它由140个机柜组成,每个机柜宽1.45米、深1.2米、高2米,排成13排,占地约700平方米,总重量约160吨.当年从长沙运到天津,动用了数十辆集装箱大卡车.整个机房分为三个部分,依次为存储区、通信区和计算区,联通它们的是地板之下超过100公里长的各种电线.单单是组装,就让300多人的队伍忙活了两个多月.

菅晓东向本刊记者展示正在进行中的“魔法”――一家生物制药公司正在研制一种抗癫痫药物,为了寻找对应的基因,他们先用海量的数据来建立一个虚拟的数据库,输入设定好的参数,然后通过超级计算机“天河一号”,来快速筛查出那些无效的方案,最后剩下极少数的有效选择.“如果按照传统的实验手段,需要合成数十万甚至上百万种化合物,注入小白鼠体内观察反应,一种新药的研发之所以动辄耗时十几年,就是因为实验量极其庞大.现在有了超级计算机的帮助,可以大大减少实验量,把新药的研发时间缩短到几个月甚至几周.”大学期间学习药物的菅晓东,被超级计算的魅力深深吸引,毕业后便加入了天津超算中心.

不仅是人类基因测算,超级计算机已经涉及我们生活的方方面面.迟学斌发现这个夏天北京的天气预报准确率又提高了一些,他是中科院超级计算中心的主任,之所以对天气预报敏感,就是因为这与他所从事的超算事业紧密相关.“速度是最核心的竞争力.”他向本刊记者解释道.早期天气预报之所以不够准确,很大程度上是因为对数据的计算能力不够,在有限的时间内只能计算到50～100平方公里范围,如果再进一步细化网格,可能还没等算完,大雨就下来了.现在依靠超级计算机,计算速度提高,预报范围也进一步细化,甚至能够精确到1～5平方公里.不仅如此,迟学斌进一步介绍,直到上世纪80年代末,中国气象部门的计算水平,仍然只能提前一两天,而无法完成中期（5～7天）天气预报,“还是因为计算速度不够,不能提前算完,预报就失去了意义”.超级计算机能够提供中长期天气预报,甚至能够依据海量的气候资料,模拟过去几千年的气候变化.

天津超算中心已经拥有几百个客户,除了政府部门、高校和科研机构外,还有很多企业用户.来自中石油东方地球物理公司的工程师武威对超算有着更切身的体会.2010年“天河一号”正式启用前一周,得到消息的武威就找上了门.武威告诉本刊记者,东方地球物理公司的主业是石油勘探,当时他们正在开发一种成像效果更好的物探软件,特意找了一块面积1050平方公里的勘探样本做数据分析.如果用自己公司的计算机集群去处理,需耗时1个月.他带着数据来到天津,第一次用了40个小时就算完了,调试之后又做了两遍实验,最后一次只用了16个小时.

速度的优势,在竞争激烈的国际市场上更为珍贵.因为超级计算机长期以来由美国等西方国家垄断,他们凭借自己的优势为国际油气田竞标设置了一项潜规则――从数据包发送到提交标书,只有1个月的时间.以往,我国的超级计算机落后,即便看中一块油田,到提交标书的时候还没有算完,剩下的部分只能凭经验和运气判断.而现在,短短几天时间就能算出上万平方公里的范围内的石油储藏资料,在做决策的时候自然有了依据和底气.

与此类似,超级计算机还可以用在汽车设计中的模拟碰撞试验,用在大飞机制造中的模拟风洞试验.用天津超算中心主任刘光明的话说,超级计算机可以“算天,算地,算人”.速度竞赛

已经56岁的刘光明在超级计算机领域算得上是一员老将.1983年考进国防科技大学计算机研究所读硕士的时候,我国自行研制的第一台每秒运算速度达亿次的超级计算机“银河I”刚刚问世.这台红黄两色相间的大机柜,到现在还摆放在国防科技大学的机房里.从入校开始,刘光明就开始参与对“银河I”的改进,此后参加了所有银河系列超级计算机的研发,直到后来担任了计算机研究所的所长.2010年,“天河一号”研制成功后,主动请缨来到天津,筹建超算中心,重心从研发转向应用.他告诉本刊记者,像他这样一生都用来研究超级计算机的人还有很多,“‘天河二号’不是一下子就登上世界第一的,他是几代人花费了几十年的工夫,一点一滴拼出来的”.

如果我们把最近30年的超级计算机运算速度来画一条线,结果会发现,其上升速度远超“摩尔定律”（英特尔创始人之一戈登摩尔提出,计算机微处理器的性能每隔18个月就能翻一倍）.1983年,“银河I”

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