科学重器|全球十大顶尖超级计算机强国，到底谁名列第一？科学重器

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一、中国

中国已经是世界首屈一指的超级计算机强国。据早在2017年最高性能计算机TOP500公布的榜单，中国已经取代美国成为世界上拥有超级计算机数量最多的国家。英国广播公司（BBC）当时报道称，中国目前拥有202个全球最高性能计算机。相比之下美国只有143个。
BBC认为，中国在研究与开发方面的支出占世界总量的20% 。中国最快的计算机——“神威太湖之光”曾经以93.015PFlops的实测持续运算性能继续保持“世界运算速度最快计算机”的地位。
中国超级计算机总算力占比为32.3%全球排名第二。从总算力上来看，美国超算占比为37.1% 。
2021年，世界500强超级计算机名单中，中国超级计算机有186台，美国超级计算机有123台。从超级计算机算力来看，美国超级计算机算力856.8Pflop/s ，中国超级计算机只有445.3Pflop/s 。
世界超级计算机500强是指国际TOP500组织发布的，全球已安装的超级计算机系统排名，始于1993年，由美国与德国超算专家联合编制，以超级计算机基准程序Linpack测试值为序进行排名，每年发布两次，其目的是促进国际超级计算机领域的交流和合作，促进超级计算机的推广应用。中国研制的曙光4000A和曙光5000A超级计算机曾两次位居世界第10名。
历史上， 1956年，中国制定的《十二年科学技术发展规划》中，就把计算机列为发展科学技术的重点之一，并在1957年筹建了中国第一个计算技术研究所。中国计算机事业的起步比美国晚了13年，但是经过老一辈科学家的艰苦努力，中国与美国的差距逐渐缩小。比如2002年8月10日，中国成功制造出首枚高性能通用CPU——龙芯一号。此后龙芯二号龙芯三号问世，龙芯的诞生打破了国外的长期技术垄断，结束了中国近二十年无“芯”的历史。
作为国之重器，中国超级计算机发展十分迅速。从数量来看，在2019年11月的第54届超算五百强中，中国上榜数量有227个，排名第一。中国境内超算上榜数连续五次蝉联第一。尤其是近年新一期全球超级计算机500强榜单公布显示，使用中国自主芯片制造的“神威太湖之光取代“天河二号”登上榜首，中国超算上榜总数首次超过美国，名列第一。
值得一提的是， “神威·太湖之光”计算机系统由国家并行计算机工程技术研究中心研制，落户在国家超级计算无锡中心， 2015年12月21日完成整机系统性能测试，目前由清华大学负责运营。
“神威·太湖之光”的研制是“十二五”期间国家863计划信息技术领域的重要部署，也是国家长期支持、技术积累的成果。这套超级计算机系统取得了三大突破，其峰值性能、持续性能、性能功耗比三项关键指标均居世界第一。
一是数量级的突破。神威·太湖之光属于全球第一台运行速度超过10亿亿次/秒的超级计算机，峰值性能高达12.54亿亿次/秒，持续性能达到9.3亿亿次/秒，接近“天河二号”的3倍。根据统计， “神威·太湖之光”一分钟的计算能力相当于全球72亿人同时用计算器不间断计算32年。
二是中国自主研发的突破。与“天河二号”采用INTEL处理器不同， “神威·太湖之光”全部采用自主中国芯:“申威26010”众核处理器。在国家超级计算无锡中心1000平米的主机房内，整齐排布着两组共40个运算机仓，每个机仓容纳1024个芯片，共计40960个芯片。据介绍，其单芯片的计算能力相当于3台2000年全球排名第一的超级计算机，当前性能指标达到国际领先水平。
三是绿色节能的突破。众所周知，之前超级计算机的用电量堪比一个中小城市，业界因此把能效比作为衡量其先进性的一项重要指标。 “从低功耗、高集成度的处理器设计，到高速高密度的工程实现技术;从世界领先的高效水冷技术，到软硬件协同、智能化的功耗控制方法， ‘神威·太湖之光’实现了层次化、全方位的绿色节能，功耗比达到每瓦特60.51亿次运算。 ”