出品：科普中国
制作：中国科学院计算技术研究所 张云泉 幻彩宝宝科普创新公社 武瑞雪
监制：中国科学院计算机网络信息中心
近日，在德国法兰克福召开的ISC2017国际高性能计算大会上，中国的“神威·太湖之光”以每秒12.5亿亿次的峰值计算能力以及每秒9.3亿亿次的持续计算能力获世界瞩目。
这个号称在一分钟内计算量相当于完成全球72亿人用计算器不间断计算32年的超级计算机，无论是颜值还是内在都让外国记者乃至世界都目瞪口呆，那么究竟是什么让它能够站在世界之巅？下面我们就一起了解一下。
被超级计算机的一分钟计算量惊呆的外国记者（来源节目《你所不知道的中国》）
整体构造
“神威·太湖之光”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开门冰箱还要大。柜门里，是4块由32块运算插件组成的超节点，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。
“神威·太湖之光”打开后的结构.gif（来源节目《你所不知道的中国》）
整个系统有1000万个核，而一般的电脑，16核就已经是很高的配置了。如果用2016年生产的主流笔记本电脑或个人台式机作参照，“神威·太湖之光”相当于200多万台普通电脑。
三招“神”之“必杀技”
要说这超级计算机到底具体哪些地方让人目瞪口呆，中科院计算所张云泉研究员为我们解读为以下三招“神”之必杀技——
第一招——速度较量，唯快不破
张云泉表示，“神威·太湖之光”的峰值运算速度已经达到了每秒12.54亿亿次，是全球第一台运行速度超过10亿亿次/秒的超级计算机。同时，其持续计算速度达到了每秒9.3亿亿次，是此前的世界冠军“天河二号”的3倍，是目前世界上持续计算能力最强的超级计算机。
在超级计算机基准程序Linpack测试中，“神威·太湖之光”仅用4小时就完成了“天河二号”20多个小时才能完成的运算任务。也就是说，“神威·太湖之光”的运算速度和计算能力都“完胜”此前的“天河二号”，这个世界冠军实至名归。
“神威·太湖之光”性能参数
第二招——最强大脑，中国芯
“神威·太湖之光”之所以拥有世界最快运行速度，当然还要归功于其强大的硬件支持。张云泉介绍说，超级计算机主要是依靠提高并行度和设备的规模来提升计算速度，“神威·太湖之光”拥有超过1000万个处理器核，远远超过天河二号的300多万个，从而极大地提升了其运算规模和并行度。
更加令人振奋的是，“神威·太湖之光”是首次完全用“中国芯”制造的中国最强大的超级计算机，此前“天河二号”使用的是英特尔至强处理器和Xeon Phi协处理器。作为“最强大脑”的“中国芯”，“申威26010”众核处理器这个只有5厘米见方的小小薄块，它集成了260个运算核心，数十亿晶体管，达到了每秒3万多亿次计算能力，单芯片计算能力相当于3台2000年全球排名第一的超级计算机。40960个“中国芯”同时工作，让“神威·太湖之光”登上了世界计算巅峰。
申威26010众核处理器
第三招——绿色节能，又快又省
“神威·太湖之光”的功耗比达到了每瓦60.51亿次，在运行速度和持续计算能力均大幅提升的同时，其功耗不升反降，成为世界上计算能力最强、但最绿色环保的超级计算机。
张云泉表示，以前TOP500的超级计算机，其功耗都比较大，而“神威·太湖之光”的持续性能和功耗比两项均属世界排名第一，并且远远地大幅领先其他超级计算机，这也体现出我国在超级计算机研制领域，不单单追求以“快”取胜，并且在自主可控、持续性能和绿色指标等综合性能方面都取得了突破性的进展，并且达到了新的高度。
未来使命：拥抱人工智能，造福人类
最后，若要问我们的“神器”有什么用？简单来说，就是“算天、算地、算人、算命”——所谓“算天”，即通过提高观测云层的精度，来提升天气预报的准确度；“算地”，即寻找失事飞机、评估环境污染等；“算人”则是通过模拟血流、心脏等人体部分，提升医疗工作者的诊断和治疗水平；“算命”则是通过分析你的社交特性，勾勒出你与众不同的个性。
可见，造福人类才是超级计算机的终极使命——它在能源、航天、生物制药等领域已经有了丰富而卓有成效的应用，截至目前，国家超级计算无锡中心已经承接了国内30多个重大应用项目。未来，超级计算机应该全力拥抱人工智能。中国科技部也启动了AI2.0计划，其中就包括研制AI超级计算机，如何让超算更好地满足人工智能的需求可能是发展的下一个热点。
“科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。
本文由科普中国融合创作出品，转载请注明出处。
