中国超级计算机血泪史，误信“造不如买”，花高价购买还要被监视

 

       任何高精尖的东西只有掌握在了自己的手里，才能不被西方掐住脖子。在这点上中国有着深刻的教训，那就是超级计算机。

超级计算机能够执行一般个人电脑无法处理的大资料量与高速运算的电脑。超级计算机主要特点包含两个方面：极大的数据存储容量和极快速的数据处理速度，因此它可以在多种领域进行一些人们或者普通计算机无法进行的工作。

 

超算是一个国家综合实力的体现，在国防科技，工业化，航天卫星等领域发挥重要作用，其次它会在诸如气象，物理，探测等领域显现出它的优势。人工智能、深入学习、生物医药、基因工程、金融分析等新兴领域超算也发挥着重要的作用，在未来的 5G 时代，超算将发展为共享服务器云计算的形式，发挥它极强运算速度和大批量数据处理的优势。

而且只要拥有了超级计算机，因为有着无与伦比的计算速度，可以涌来模拟核武器试爆，提供大量无限接近于实际数据的实验数据，模拟各种爆炸环境，这些国家不需要再进行真实的核爆炸，只需通过高性能计算机的模拟试验，就能得到和真实的核试验一样的数据，从而完成核武器的研发。

而中国的超级计算机研发也曾走过一段曲折之路。

 

误信造不如买，造成中国半导体与计算机领域重大挫折

1954年，印第安纳州一家名为Industrial Development Engineering Associates（I.D.E.A.）的公司使用了德州仪器生产的晶体管制造了晶体管收音机，并且投入市场，这标志着人类正式进入了晶体管时代。

 

在60年代，欧美和苏联都认为在对中国技术封锁后，中国做不成晶体管，无法制造出自己的晶体管计算机。而中国人民解放军军事工程学院毕业的康鹏却在1962年成功研发出“隔离-阻塞振荡器”，成功解决了晶体管的稳定性问题，“隔离-阻塞振荡器”问世后，109厂遂开始量产晶体管，使中国比美国近晚八年进入晶体管时代，

1960年12月，德州仪器的基尔比尝试在锗半导体芯片上生成了三极管等多个元件，并在元件之间用细金属连线连接，世界上第一块硅集成电路由此制造成功，集成电路的诞生为信息帝国大厦的建立奉献了砖石。

 

而1965年，中国自主研制的第一块集成电路在上海诞生，只比美国晚了5年进入集成电路时代；

1972年，自主研制的大规模集成电路在四川永川半导体研究所诞生，比美国晚4年实现了从中小集成电路发展到大规模集成电路的跨越。

可以说，在当时，中国的半导体产业并不比美国更弱，随着在电子产业上的进步，1967年，中国开始向超级计算机进发，当初，中国凭借着庞大的科学家团队用人工计算的方式代替超级计算机完成了两弹一星的研发，可是随着科技的发展，如果光凭人力，那就要耗费巨大的时间，而且超级计算机在工业、农业、商业上都具有重要的作用，所以国家开始决定研发超级计算机。

 

当时依靠珠算得到了原子弹数据

从1975 年开始，经过 8 年漫长的研制，在1983年“银河一号”终于诞生，其运算速度达每秒1亿次。这是我国自行研制的第一台每秒钟运算亿次以上的巨型计算机，使我国成为世界上少数几个拥有研制巨型计算机的国家之一。

 

要知道当时世界上第一台超级计算机-Cray-1诞生的时间是1973年，拥有100纳秒的时钟速度，是第一个含CRT控制台的计算机，而可持续保持每秒1亿次运算的“克雷1号”在1976年才诞生。

 

中国在超级计算机上并没有晚很多的时间。当时中国已经建成自己的半导体工业，掌握了从单晶制备、设备制造、集成电路制造的全过程技术。在当时，只有美国、苏联掌握从单晶制备、设备制造、集成电路制造的全过程技术。

然而，改革开放以后，我们经历了一次重大的挫折。因为迅速和美国恢复关系，所以很多顶尖科技瞬间对华解除封锁，我们的政策就变成了“市场换技术”，那时候流行一句话：“造不如买、买不如租”。

既然国外的东西又便宜又好，我们为什么还要自己造呢？于是从80年代开始，技术人才大量流失，到学校教书，甚至成为了图书管理员。

 

随着中国自废武功，80年代末，美国对中国计算机的第二次封锁又来了。

1989年，美国政府开始严格限制对中国出口高性能计算机，除了必须用天价采购价格以外，还要把计算机放在透明的玻璃房里，钥匙在美国人手中，每次使用的用途都要向美国人报告，请求批准。

当时国家勘探石油必须要有超级计算机支持，后来通过很多渠道从国外的企业购买了一台计算机。但是，签订的商业合同规定这台机器只能用于模拟石油地质构造，而且使用时，机器必须封存在玻璃房子里，方便美国24小时监控，监控日志要定期交美国审查，计算机的启动密码和机房钥匙也要由美国控制。那时企业还安排了一个外国人过来，只准这个外国人进入玻璃房子操作计算机。

 

这个时候，中国人看清楚了美国的真面目，开始了轰轰烈烈的自研之路。

超算自研之路，与美国并驾齐驱

中国当时国家队开始研发“银河2号”，1992年11月19日，由国防科技大学研制的“银河—Ⅱ”10亿次巨型计算机在长沙通过国家鉴定，每秒运算10亿次，使中国成为当今世界少数几个能发布中期数值预报的国家。

 

与此同时，1993年10月，在李国杰院士的带领下，智能中心终于成功自主研制出了我国第一台SMP(对称式多处理机)结构计算机——曙光一号计算机，，推动中国信息产业走上了自主发展的道路。

著名科学家王大珩称，曙光一号的诞生具有非同寻常的意义，不亚于“两弹一星”项目成功所带来的震动和影响。就在曙光一号诞生的第3天，西方国家便宣布解除10亿次计算机对中国的禁运!

 

然而这个时候，中国已经不再相信美国，继续自己的超算自研之路。

2009 年，“天河一号”诞生，这是我国首台千万亿次超级计算机，也是继美国之后第二能够研制千万亿次超级计算机的国家，可以说打破了美国的长期垄断。

 

从 2013 年开始，“天河二号”的诞生不仅缩小了与美国的差距，挤入了全球第一梯队，登上了榜首，这个时候美国知道中国在研发超算的决心，又对中国实行了禁运令。

2015年4月份美国政府宣布制裁中国四家超算中心以及国防科技大学，禁止Intel等美国公司向中国出口高性能计算芯片，理由是中国的超算涉嫌用于核爆试验。

当时中国的“天河二号”使用的就是Intel Xeon E5处理器及Xeon Phi加速卡，美国的禁令封杀了中国继续获得Intel高性能芯片的可能。

 

然而这个时候，早在被禁售之前，无锡江南计算技术研究就已经预料到美国会阻止中国超算的发展，所以开始自研处理器。无锡研究所利用DEC ALPHA 21164A EV-56架构在2010年成功研发了申威SW1600处理器，而搭载申威SW1600处理器的神威蓝光计算机成为国内首个全部采用国产中央处理器（CPU）和系统软件构建的千万亿次计算机系统，其意义不言而喻，中国成为继美国日本之后成为第三个采用自主CPU构建千万亿次级超级计算机的国家。

 

神威蓝光与美国还有很大的距离，所以在被美国禁售之后，无锡研究所加紧研制，不再使用Alpha架构，而是自己研发指令集，这是专为高性能计算研发的指令集。在自研指令集上终于研发成功了申威SW26010。

申威SW26010是中国首个采用国产自研架构且性能达到世界一流的计算机芯片。其单芯片处理性能相当于3台2000年全球排名第一的超级计算机的性能总和。

 

2016年6月20日，搭载了申威SW26010的神威·太湖之光毫无疑问拿下来全球超级计算机第一的位置，并且实现了4连冠，神威·太湖之光更是世界上首台峰值计算速度超过十亿亿次的超级计算机，其峰值计算速度达每秒12.54亿亿次。

当然了，神威·太湖之光不仅有强悍无比的硬件，更有神通广大的操作系统支持。它采用了国产系统神威睿思（RaiseOS 2.0.5），算的核心部件不止是CPU，由于超算做的是密集的科学计算工作，CPU执行这样的计算任务并不是效率最高的，拥有众多运算单元的加速器处理器的效率更高，比较典型的加速器芯片就是 Nvidia 公司的通用型GPU，以及英特尔公司的至强Xeon Phi处理器。

 

而无锡江南计算技术研究所的兄弟机构国家超级计算广州中心天河 2 号 A 在美国采取对中国的禁售之后，就率先自主研发了国产加速器Matrix-2000取代原本的Intel Xeon Phi加速器。通过国产芯片升级后的天河2A超级计算机取得了算力翻倍的惊人成绩。

 

国产Matrix-2000的出现打破了美国的“技术封锁”，升级后的天河2A超级计算机的浮点性能从之前的54.9PFLOPS提升到了94.97PFLOPS，互联与I/O方面性能指标也获得了较大幅度的技术进步。

可以说，中国在超级计算机上实现了全国产全自研，做到了与美国超级计算机的并驾齐驱，11月18日，第54份全球超算TOP 500榜单出炉，尽管第一第二仍是美国，但是中国却稳固了第三第四的位置。

 

在数量上，中国仍然大幅领先美国，中国境内有228台超算上榜，蝉联上榜数量第一，比半年前的榜单增加9台；美国以117台位列第二。排在第三位的是日本，有29台。

目前，中国正在积极研发E级超算，实现对美国的绝对领先，日前，第六届世界互联网大会上发布的《中国互联网发展报告2019》显示，我国网络信息技术自主创新能力不断增强，新一代百亿亿次(E级)超级计算机的原型机型研制完成。国家“十三五”高性能计算专项课题3个E级超算的原型机系统——神威E级原型机、“天河三号”E级原型机和曙光E级原型机系统也已全部完成交付。

 

让我们一起为中国加油！