日前，新一轮全球超级计算机500强榜单揭晓，美国“前沿”超级计算机位列榜首。它是全球首台E级超级计算机，也是目前运算速度最快的超级计算机。

“你追我赶”式发展

自诞生以来，超级计算机一直是科幻作品里的热门元素，形态各异的超级计算机，承载了人类对于人工智能的美好想象。人工智能发展的两大支柱是数据和算力，超级计算机是驱动海量数据运算的平台，同时也是让数据产生“智能”的平台。超级计算机相比普通计算机的最大优势是运算速度快。普通计算机的运算速度大约每秒50亿次，超级计算机的运算速度可以达到每秒数亿亿次，是普通计算机的数千万倍。在计数时，通常每1000倍设置一个计数单位，10的9次方为G，10的12次方为T，10的15次方为P，10的18次方为E。因此，每秒百亿亿次运算的超级计算机也被称为“E级超算”。

超级计算机的发展，最早可追溯到第二次世界大战末期。美国能源部下属实验室在研究原子弹的过程中，意识到超级计算机的重要性。此后，从第一台通用计算机诞生起，发展到第三代超级计算机，其运算速度首次超过每秒100万次浮点运算。1975年，美国克雷公司研制的“克雷1号”问世，其充分利用并行计算释放计算潜能，成为历史上最有名的超级计算机机型。

自20世纪80年代末起，日本用近10年时间，在超级计算机领域实现赶超。日本富士通公司研制的VP2000型超级计算机，于1990年登顶超级计算机排行榜。此后，美国通过开发对称式多处理器、分布式共享内存等新技术，推出“美洲豹”超级计算机，重新夺回超级计算机冠军地位。

我国于1982年研制出首台超级计算机“银河”，1992年研制出“银河2号”，2010年推出“天河一号”，首次登顶世界超级计算机排行榜。2010年之后，日本的“京”、美国的“蓝色基因”“泰坦”，我国的“天河二号”“神威·太湖之光”交替领跑超级计算机排行榜。

应用领域不断拓展

超级计算机的应用领域非常广泛。从气象监测、地震预警、石油勘探、疾病诊断，再到太空探测，都有超级计算机的身影。在大气海洋环境、新能源新材料、生物医药健康、战略装备设计制造等领域，超级计算机也展现出强大的推动作用，不断拓展人类认识世界的边界。

在医疗领域，借助大数据和超级计算机，人们可以模拟生命系统的结构与功能，理解疾病的作用机制。例如，美国英伟达公司开发的超级计算机，可对人体基因组、个人就诊记录、家庭疾病史等与疾病相关的复杂信息进行分析，找到致病因素和病理机制，推动靶向治疗技术发展。在气象领域，目前的天气预报主要根据大气情况，通过求解描写天气变化过程的方程组，预测未来一定时段的天气状况。如果没有超级计算机，这些工作几乎无法完成。而在超级计算机的支持下，不仅天气预报准确率得到提升，还实现了逐地区逐小时的天气预报。

在军事领域，超级计算机的应用，使作战计算精度更高、耗时更短。以辅助指挥决策为例，超级计算机可从海量战场情报中获取目标信息，选择最优方案，大大缩短决策周期。另外，装备研发时需要评估其极端环境适应能力。基于超级计算机，可以大大缩短这一时间。例如，美国M1主战坦克耗时17年才完成研发，而基于超级计算机技术的“斯特赖克”装甲车的研制仅用了18个月。随着运算速度的提升和算法的革新，超级计算机将继续为军事应用提供有力支撑。

两大发展方向

能耗过高，是制约超级计算机发展的主要问题。以全球前十名的超级计算机为例，每小时消耗电量超过2万度，与一座小型城镇的耗电量相当。

为解决这一问题，未来超级计算机将朝以下两方面发展。一是分布式。通过建立类似电网的小型超级计算机网络，不仅实现不同超级计算机之间的算力互补，还能使其速度更快，同时能耗更低。二是朝“类脑”方向发展。借助脑科学，将人脑开发与超级计算机结合，有望创造新的应用场景。目前，欧盟、美国和瑞士等国家和地区组织正在研制模拟人脑的神经网络计算机和“类脑”芯片，这些都被看作是“类脑”超级计算机的雏形。

当前，超级计算机在经济建设、社会发展、科技进步、国家安全等领域发挥着重要作用，已经成为各国在信息时代竞争的技术制高点。未来，其应用将更广泛，对国民经济发展起到推动作用。