2015年,美国突然宣布禁止对华出口超算芯片,试图卡住中国的技术脉络,限制我们的发展。
但你猜怎么着?8个月后,中国的“神威·太湖之光”就用全国产芯片登上了全球超算排名的巅峰,还连续三次超越国际对手。
如果技术霸权终将溃败,谁又能拦住中国下一次加速?
封锁倒逼自主
上世纪70年代,我国在超算领域几乎一片空白。当时要处理石油勘探数据,竟然得用飞机送到国外,费用昂贵不说,关键数据还可能被泄露。更让人憋屈的是,我们想进口一台性能普通的超级计算机,对方居然要求建一个"六面不透光的安全区",只允许巴黎统筹组织的工作人员进入操作。
这种技术封锁直到今天都没停过,商务部设定的97万亿次出口限制看似不高,但背后的技术壁垒远不止硬件。以"神威·太湖之光"为例,它拥有4万多个处理器、1000多万个核心,如何让这些算力协调工作本身就是技术难题。给超算写软件比堆硬件更难,相关的网络通信技术也同样复杂。
当前我国主流超算性能远超国际管制标准,根据2023年中国高性能计算机TOP100榜单,排名第一的超算中心主机系统浮点运算能力达到487.94Pflops,是商务部限制门槛的5000倍。
就连排名第100的曙光TC6000,运算能力也有2Pflops,超出管制标准20倍。这些数据充分说明,经过几十年发展,我国超算技术已经实现了从跟跑到领跑的跨越。
60岁转行的超算之父
说到中国超算发展,绕不开一个人——慈云桂。这位被誉为"中国巨型机之父"的科学家,40岁才接触计算机,60岁时立下军令状要造亿次机,听起来就像开玩笑。
慈云桂1917年出生于安徽桐城,从小就是学霸。18岁考入安庆高中,6个学期全考第一。1938年安庆被日军攻陷,他跟着学校辗转迁徙,最终进入西南联大航空系。有趣的是,他大学学的是机械、电机工程,后来还去英国考察雷达技术,跟计算机八竿子打不着。
转折发生在1956年。慈云桂带学生到海军实习,参加鱼雷演习时发现一个问题:目标都接近了,战士还在用机械式三角杆计算器算攻击参数。这个场景让他很不是滋味,开始琢磨怎么用技术解决问题。1957年访问苏联时,他第一次见到电子计算机,立刻意识到这就是解决方案。
1958年4月,40岁的慈云桂正式踏入计算机领域。他组建了一个平均年龄只有25岁的9人团队,除了他和另一位老师,其他成员都是刚毕业的年轻人,甚至连计算机都没见过。但就是这样一个团队,仅用5个月就造出了我国第一台电子管专用计算机"901"。
更厉害的是慈云桂的技术嗅觉,1961年访问英国时,他发现国际上已经在搞晶体管计算机,而国内还在研发电子管计算机。他立即写信建议停止电子管项目,白天参观访问,晚上通宵达旦设计晶体管计算机方案。
1964年,他的团队成功研制出我国第一台晶体管通用计算机441B-I型,生产了100多台,服役超过10年。
从银河到神威
1978年,61岁的慈云桂接下了一个看似不可能的任务:研制亿次计算机。他立下军令状:"每秒亿次,一次不少;五年时间,一天不拖;研制经费,一分不超。"结果他又成功了。1983年11月,"银河-I"巨型计算机通过国家鉴定,使中国成为继美、日之后第三个掌握巨型机技术的国家。
银河计算机的成功甚至引发了一个奇妙的"副作用"。1985年因为资金紧张,有人提议用银河模拟替代风洞实验。幸好钱学森及时出面,坚持"飞机上天前必须实地验证"的原则,最终形成了"数值风洞+实体风洞"双轨发展的格局。
慈云桂去世后,银河系列继续发展。1992年"银河-II"实现十亿次突破,1997年"银河-III"达到百亿次。2009年"天河一号"问世,2013年"天河二号"连续6次夺得世界冠军,相当于霸榜3年。
真正的技术突破发生在2015年,当年4月,美国把四家中国超算机构列入芯片限售名单,试图卡住我们的脖子。结果仅仅8个月后,2015年12月31日,采用全国产申威26010处理器的"神威·太湖之光"研制成功。2016年它登顶世界第一,并连续两年获得"超算界诺贝尔奖"戈登贝尔奖,彻底打破了"国产超算平台无芯可用"的局面。
隐身发展
2018年后,中国在超算界主动退出国际排名,转向"隐身发展"。这个决定看似低调,实际上反映了我国超算发展理念的重大转变——从追求排名到注重实用。
"神威·太湖之光"的应用成果充分证明了这种转变的正确性。它不仅在气候模拟、地震模拟方面表现出色,2017年还凭借"非线性地震模拟"再获戈登贝尔奖,首次实现对唐山大地震的高分辨率精确模拟。在人工智能领域,基于太湖之光开发的深度学习平台swCaffe,已应用于围棋、语音识别、医学图像识别等多个领域。
虽然中国有意退隐江湖,但国外媒体一直在寻找我们的踪迹。2021年底,一篇名为"涡轮机械流动的E级计算"的论文获得戈登贝尔奖,外媒由此推测中国已经部署了E级超算(每秒百亿亿次)。论文提到的"new Sunway supercomputer"使用申威26010Pro处理器,被外媒称为"神威海洋之光"。
国内的"天河星逸"(被认为是天河三号)性能达到天河二号的6倍,约每秒60亿亿次,与2023年排名第一的超算中心系统性能相当。这些数据表明,我国超算技术仍在持续突破,只是不再热衷于公开排名。
从技术封锁到自主创新,中国超算经历了无数的挑战与突破。慈云桂在60岁时立下军令状,誓言为中国超算事业贡献一生,这份坚定的信念至今依然激励着无数科研人员不断攻坚克难。
今天,中国超算已从“跟跑”走向了“领跑”,这条路上每一步的努力,都是为了让技术霸权不再掌控我们的未来。
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