央视网消息:今天继续关注“新技术新基础设施”。超级计算机，也就是人们常说的超级计算机或高性能计算机。它被誉为计算机界的“皇冠上的明珠”，可以说是国之重器。信息时代，超高是衡量一个国家计算能力的重要标志之一，因此成为各国争夺的战略制高点。中国的超级计算虽然起步较晚，但中国从零开始，打破西方封锁，逐步发展成为超级计算强国。
在国家超级计算无锡中心的机房里，“太湖之光神威”超级计算机正在进行每秒10亿次的高速运算。每年3月，国家气候中心都会利用这台强大的设备对当年6月至8月的汛期气候进行预测。
超级计算机又称超级计算机或高性能计算机，已经广泛应用于许多领域。那么什么是超级计算机呢？
什么是超级计算机？
超级计算机是指具有强大计算和存储能力的计算机。它们的规格和性能都比个人电脑强很多，多用于国家高科技领域和尖端技术研究。超级计算机和普通计算机的组成部分基本相同，主要由运算器、控制器、存储器和输入输出设备组成。让我们打开一台超级计算机的计算单元，看看它的内部结构是什么样的。
中国基础设施事业群高性能计算高级架构师郝表示，“在高性能计算系统中，主计算单元有两个CPU进行计算，由内存和一个本地硬盘支持，因此计算能力非常强。”
如果这个计算节点扩展很多倍，就构成了超级计算。当然，超级计算不是简单的堆砌硬件，还需要复杂的网络、软件等。存放超级计算机并用来提供计算服务的地方就是超级计算中心。中国最快的超级计算机“太湖之光神威”位于国家超级计算无锡中心。它诞生于2016年，共有40960片国产芯片，峰值运算速度为每秒12.5亿次。连续四次位列世界超级计算机500强榜单第一。
在最新的全球超级计算机500强榜单中，中国的“太湖之光神威”和“天河二号”分列第六和第九位。中国有173台超级计算机，居世界第一。
为什么超级计算机会成为新的基础设施之一？
当今社会已经从传统的工业时代进入信息时代，人们生产生活的方方面面都与数据有关，所以数据被称为信息时代的石油，是最宝贵的资源。谁掌握了数据，谁就掌握了飞速发展的密码。但是，这些数据需要经过计算和处理才能使用。这种计算能力就是计算能力，超级计算机就是拥有超级计算能力和存储能力的计算机。
中科院计算所研究员张云泉说，“数据就像原油一样。有大量的石油，但是没有加工厂就无法提炼出各种汽油、柴油和各种有价值的化学品。所以我们要生产大规模的计算设备，相当于建了一个大型的化工厂，这样就可以快速很好的把大数据加工成我们需要的各种产品。”
从模拟核试验、Tai 空探索，到人类基因测序、医学研发、气候预测，甚至打车、购物、点外卖等。，我们不得不依靠计算设备来处理海量数据。计算设施，像铁路、公路、机场和水利，已经成为新时代必不可少的基础设施。2020年4月，国家发改委已将以数据中心、智能计算中心为代表的计算基础设施列为新的基础设施内容，超算是计算基础设施的制高点。
中科院计算所研究员张云泉说:“超级大国是大国的砝码，是一个国家综合国力的体现。宇宙、化学、物理、天气预报等很多领域，各行各业都需要科学计算，这是必须抢占的制高点。”
当今世界已经进入数字经济时代，计算能力成为核心生产力。计算能力越强，生产力就越强。作为新基础设施的重要组成部分，目前我们国家已经建立了大大小小的国家和地方超级计算中心，构成了我们国家的计算能力矩阵，最终达到每秒1.3万亿次浮点运算，位居世界第二。
虽然中国已经进入世界第一超算梯队，但是回首过去，这条路并不是一帆风顺的。上世纪80年代，中国想进行石油勘探，但从美国进口一个要花很多钱。但美国为了防止核心技术泄露，要求设备放在完全透明的玻璃房子里。中方的一举一动都被美方监听，连开机密码和机房钥匙都被对方控制。
1983年，经过6年的研发，在科学家慈云桂的带领下，中国第一台超级计算机“银河”诞生，运算速度达到每秒1亿次，使中国成为继美国和日本之后第三个生产出超级计算机的国家。
2004年，《黎明4000A》诞生，首次进入世界前十。2008年，“曙光5000A”诞生，中国进入万亿次计算水平。2010年11月，“天河一号”首次登上世界超级计算机500强排行榜首位。2016年，“太湖神威之光”凭借中国自主研发的芯片登顶，获得被称为“超级计算领域的诺奖”的戈登·贝尔奖，打破了美日对该奖项长达30年的垄断。
超级计算机是如何工作的？
既然超级计算如此强大，那我们就来具体看看它是如何工作的。气候预测是世界上公认的最复杂的问题之一，需要大量的计算，这是超级计算机的强项。从2018年开始，每年国家气候中心都会利用无锡超算中心的“神威太湖之光”，对6-8月的汛期气候进行预测，也就是我们在节目一开始看到的场景。
国家超级计算无锡中心的气象RD工程师蔡说:“如果你用笔记本电脑做天气预报，可能需要几周甚至一个月才能完成，但如果你把它放入超级计算，你可以在几个小时内预报一周的天气。”
计算结果表明，“太湖神威之光”不仅速度快，而且准确。有了超级计算机，研究人员不仅可以预测中国的天气和气候，还可以预测世界各地的天气和气候。不久前，中国科学技术大学赵春教授带领团队，利用神威超级计算机首次实现了全球分辨率为3km 空的“大气物理化学全耦合数值模拟实验”，历时7天。该成果对极端天气、空气污染等事件的预报具有较大的应用前景，达到国际领先水平。
像无锡超算中心这样的国家超算中心，主要是为国家大型科研项目服务的。此外，中国还有很多地方超级计算中心，为地方发展提供计算服务。北京超级云计算中心由北京市政府和中国科学院共同建设，由朝鲜龙超云运营。他们把计算能力放到云端，让中小企业和科研单位可以在云端使用超级计算机开展科研活动，大大提高了效率，降低了成本。
北京超级云计算中心、北京贝隆超级云计算有限公司总经理吴迪表示，“中小企业/科研院所的资金极其紧张，不可能自己搭建一个超级计算机系统。因此，我们使用云服务，使我们中小型微用户能够通过云服务和租赁快速进行科学研究。”
凌空天行是国内商业航天企业。在研制火箭的过程中，他们多次使用北京超级云计算中心的云超级计算机进行仿真计算，节省了大量的时间和金钱。
超级计算机在中国的快速崛起不仅使许多应用领域受益，还推动了超级计算机相关技术的发展，如节能技术。超能力是名副其实的“电老虎”。据国家发改委统计，去年我国数据中心能耗达到2166亿千瓦时，甚至超过了三峡大坝和葛洲坝电厂发电量的总和。因此，降低能耗迫在眉睫。为了解决这个问题，联想开发了温水冷却技术。
中国基础设施事业群高性能计算高级架构师郝表示，“当服务器在计算时，其CPU的温度会变得非常非常高，可以达到90多度。可以用鸡蛋煮。”
为了克服芯片发热的问题，联想创造了温水冷却技术。它使用常温水给机器降温，不仅可以提高5%的运算能力，还可以降低42%的能耗，余热可以再利用。
水冷技术已经广泛应用于北京冬奥会和许多数据中心。通过不断努力，中国超级计算机从无到有，直至步入世界先进行列。未来，中国将在量子计算、云计算、大数据、人工智能等方面继续努力。，构建深度集成的高性能计算服务平台。以超级计算为代表的新型国家基础设施在未来会有更大的用处。
超级计算机现在已经融入到我们生活的方方面面，惠及不同行业，成为解决很多问题的“超级大脑”。新一轮科技革命和产业变革正在重塑全球经济格局。作为数字经济的核心生产力，计算能力已经成为全球战略竞争的新焦点。加快建设以超级计算为代表的计算基础设施，将有效激发数据要素的创新活力，加快数字产业化和行业数字化进程，支撑经济高质量发展，促进经济社会健康可持续发展。
