模拟核试爆的超级计算机,中国是如何造出来的?

超级计算机是指能够执行一般个人电脑无法处理的大量资料与高速运算的电脑。它拥有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。

超级计算机在国防领域最为重要的一项能力就是模拟核爆炸,因为实际核试验所带来的污染和巨额支出实在太大,再加上1996年9月24日签署的《全面禁止核试验条约》,所以就转而采用超级计算机仿真模拟核试验。这项技术全球只有寥寥几个国家掌握。许多西方发达国家即便不进行核试验,也能运用高速大规模电子计算机,在三维空间对核爆炸的全过程进行全方位模拟,得到和真实的核试验一样的数据。

美俄已经进行了多次亚临界的核试验。西方军事强国用计算机模拟仿真核试验,将导致核竞赛在新的更高层次上进行。因为这种核试验既可以大大降低成本,还不会造成污染,又不违反条约。

中国在1983年就成功制造了“银河一号”,其运算速度达每秒1亿次。改革开放以后,我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”。

这导致了中国超级计算机研发停滞,众多科研人员流失,随着中国放弃研制超级计算机,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。

这让中国人再次意识到研发超级计算机的重要性,1992年,“银河—Ⅱ”10亿次巨型计算机研制成功,1993年10月,在李国杰院士团队的努力下,中国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。随后,西方国家便宣布解除10亿次计算机对中国的禁运,然而这次中国没有相信美国的所谓好意,开始了自己的自研之路。

经过10年的努力,2013 年“天河二号”诞生,不仅缩小了与美国的差距,还挤入了全球第一梯队,登上了超级计算机排行榜榜首,这标志着中国的超级计算机技术已经进入了世界一流水平。

这让美国开始担心中国在超算领域超过自己,开始了第二次对中国超算的打压,美国政府禁止本国企业向跟世界上最快的超级计算机相关的中国设施出口技术,与超级计算机天河二号有关的四个中国技术中心被列入了坚持违背美国国家安全或者外交利益的实体名单。当时中国超级计算机的芯片都是采用的英特尔公司的。

虽然英特尔没有办法再向中国提供超算芯片,但是中国此时自研的超算芯片已经取得了一定的进展。

在美国制裁之前,中国成都申威和无锡研究所就已经利用非主流的DEC公司的Alpha 21264指令集研发了申威SW1600处理器,

再后来,成都申威自己研发指令集,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自己的申威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。

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),基于Linux开源代码,神威睿思操作系统主要应用于高性能计算与安全两个领域。

神威·太湖之光的出现标志着中国在超级计算机领域已经可以实现全面自研,除了“神威”系列之外,“天河”系列超级计算机已经全面掌握“五大”自主核心技术,即具有自主知识产权的四大芯片和自主操作系统。而“曙光”系列目前也已经实现了国产替代。

相反,因为缺少了中国这个大客户,英特尔宣布,现役仅存的Xeon Phi加速卡(官方称融核处理器)开始进入EOL退役阶段,最后一批货将在2020年7月31日前发出,此后正式停产Xeon Phi,标志着Xeon Phi时代的终结。(这里要说明一下,超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卡处理器的效率更高)

目前,中国正在积极研发E级超算,实现对美国的绝对领先,E级超算是指每秒可进行百亿亿次数学运算的超级计算机,是国际上高端信息技术创新和竞争的制高点,被全世界公认为“超级计算机界的下一顶皇冠”。

我国已经有三台E级超算原型机已经交付。“天河三号E级原型机系统”实现了四大自主创新,神威E级使用的正是申威研发的新一代申威26010+众核处理器,曙光E级也使用的是国产芯片。随着中国在E级超算的投入,美国再次对中国超算企业进行了制裁打压。

比如据美国《国会山报》报道称,2014年9月至2017年12月,中国进行了200次核试验,也就是月均5次。中国正在开发一种近距离战争使用的战术核武器。指责中国利用超级计算机进行模拟核试验。

2019年,美国制裁了海光集成电路、成都海光微电子技术、中科曙光 、无锡江南计算技术研究所、天津海光这5家超算企业。这5家超算企业在国内的研究方向都是偏向超级计算机以及芯片研究方向的。这项行动彰显了美国想要打击中国超算发展的决心。

任何一项核心的技术,如果指望别人的施舍,只会被别人一直牵着鼻子走,别人为什么不敢侵犯你,是因为你有自己强大的实力,当一个人拥有了强大的实力,别人才会敬畏你,才会坐下来和你讲道理。

永远不要放下防卫的武器,因为敌人就在等你松懈的那一刻!