字典對超級計算機的定義是“一臺特別強大的大型計算機”

超級計算機的“能力”是由系統每秒能處理多少操作來定義的。

這是一個寬泛的定義，目標柱隨著計算機技術的進步而變化。今天最快的個人計算機正在以超級計算機幾十年前的速度處理操作。這就是技術變化的速度。

那麼什麼是超級計算機呢？

讓我們更深入地瞭解一下今天的超級計算機是什麼樣子的。

世界上最強大的超級計算機

多年來，美國、中國和日本一直在為成為世界上擁有最快超級計算機的國家而奮鬥。”“快”是由計算機系統能執行的千兆次的數目來定義的。一個petaflop是每秒1000萬億次浮點運算。

到2013年，現有最強大的兩臺超級計算機是：

• 橡樹嶺的克雷泰坦，擁有17.59千兆次的處理能力。
• Livermore實驗室的IBM Sequoia公司，以17.17 PB的速度前進。

然而，那一年，中國接手了在廣州舉行的NUDT天河二號的運行，以驚人的33.86千兆次。這個系統一直是王者，直到2016年，中國無錫的太陽威太湖燈最終以令人印象深刻的93.01千兆次的成績獲獎。

根據Top500，下一個超級計算機之王應該是峰會。這是橡樹嶺國家實驗室的一臺超級計算機，預計將於2018年夏天投入使用。

深入研究超級計算機

現在您已經知道了當前超級計算機競賽的狀態，讓我們更仔細地看看這些令人印象深刻的技術奇蹟的內部工作。讓我們來檢查太陽道太行燈。

Taihulight是一款具有以下處理器架構的超高效計算機：

• 1.45 GHz SW26010處理器，每個處理器有四組核心。
• 每個核心組包含65個核心，每個節點總共260個核心。
• 每個系統機櫃包含1024個節點。
• 整個系統包含40個機櫃。

為了連接所有這些機櫃，這個令人印象深刻的系統的構建者定製了他們自己的PCIe 3.0連接網絡，他們稱之為“Sunway網絡”。

該網絡通過7英寸電纜連接交換機、資源共享硬件和所有超級節點，這些電纜每秒傳輸70 TB的數據。

以下是世界500強最快的10臺超級計算機的名單。

1. 三威泰華萊特（中國）：10649600芯，93014 TFlops/s
2. 天河二號奶道二號（中國）：312000芯，33962 TFlops/s
3. Piz Daint（瑞士）：361760芯，19590 TFlops/s
4. Gyoukou（日本）：19860000芯，19136 TFlops/s
5. Titan（美國）：560640個核心，17590個TFlops/s
6. 紅杉（美國）：1572864芯，17173 TFlops/s
7. Trinity（美國）：979968芯，14137 TFlops/s
8. Cori（美國）：622336芯，14015 TFlops/s
9. Oakforest PACS（日本）：556104芯，13555 TFlops/s
10. K計算機-Sparc64（日本）：705024核，10510 TFlops/s

這是一個涉及世界各地先進實驗室和**設施的廣闊運動場。這些領導人不僅贏得了全球計算機專家的尊重，而且爭奪高層的競爭也充滿了政治色彩。超級計算機的成本高達每小時數千美元，這些公司可能也賺了很多錢。

什麼是超級計算機用於(supercomputers used for)？

為什麼有人需要一個每秒能處理千萬次浮點運算的計算機系統？

現實是，在許多不同的行業中，都需要大量的計算能力。以下是超級計算機在工業、**和軍隊中的一些應用。

國際數據公司（internationaldatacorporation）2014年撰寫的一份報告深入分析了數十種使用超級計算機的真實場景。我們從那項研究中得出以下例子。

行業

• 通用電氣，航空航天工業的主要參與者，與橡樹嶺國家實驗室的計算機專家合作，生產先進的噴氣發動機模擬。這些模擬幫助通用電氣發現了一種有助於公司提高整體燃油效率的發動機現象。
• 勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的科學家利用那裡的超級計算機開發了一種新的地下數據收集技術。這使得美國石油和天然氣行業能夠更容易地確定墨西哥灣的石油儲量，減少美國對外國石油的依賴。
• 波音公司的工程師利用超級計算機進行飛機模擬，從而得到更好的空氣動力學設計，從而生產出更省油、更安全的飛機。

**

• 疾病控制中心和康奈爾大學合作建立了一個非常詳細的丙型肝炎病毒模型。利用康奈爾大學的一臺超級計算機，研究人員得以開發出新的治療方法，最終幫助醫學界減少或治癒患者的肝臟疾病。
• 美國國防部使用超級計算機開發了新的天氣模型，幫助氣象學家預測潛在危險的颶風和旋風。這些風暴的更先進的計算機模型提供了在撞擊前五天預測危險的能力。

軍事的

• 美國陸軍利用陸軍研究實驗室的超級計算機運行先進的模擬，幫助研究人員進行“破壞性的現場實驗和原型演示”，否則，使用真正的設備進行這些模擬將是成本高昂的。
• 美國軍方使用的最不尋常的超級計算機之一，被稱為“禿鷹集群”，由美國空軍在2010年創建。那裡的工程師們將1760臺索尼PlayStation 3控制檯連接在一起，以創建超級計算機核心。它能容納500個TFLOP，用於模式識別、衛星圖像處理和人工智能研究等任務。

如您所見，各個行業、**機構和軍隊都對先進的計算能力提出了許多需求。

下一個是量子計算機嗎？

超級計算機速度的每一個進步，都是越來越多的晶體管以越來越小的規模裝進微處理器的直接結果。隨著這些微電路繼續向原子級收縮，許多未來學家預測超級計算機的下一個階段將在量子計算機領域。

什麼是量子計算機(a quantum computer)？

量子計算是計算機技術的一個獨特的發展方向。科學家們希望利用控制亞原子粒子的狀態來取代傳統的基於晶體管的微處理器。

亞原子粒子遵循著非常奇怪的物理定律，其中大部分是研究人員最近才發現的。通過試驗各種技術來控制這些粒子的亞原子狀態，科學家們希望用這些量子粒子的等效1或0態來取代經典晶體管的1和0。

這些雙態粒子的另一個詞是量子位（或“量子位”）。

量子計算的令人心碎的方面是，這些粒子的許多可用狀態可能允許這些計算機存儲的不僅僅是1或0。

有量子超級計算機嗎？

你還沒聽說過有一臺性能優越的量子超級計算機躋身500強的原因是因為還沒有真正穩定的量子超級計算機。

IBM確實提供了一個20位系統的在線訪問，供研究人員使用。研究人員通常使用量子計算機進行他們非常適合的特定計算和分析，比如化學模擬。

量子計算機的創造者使用的術語在不久前基本上是理論性質的。但是現在，建立這些系統的科學家把“量子比特”之間非常真實的相互作用描述為“糾纏”，他們把量子比特的特定狀態描述為“相干”，所以幾乎不可能把這些系統與傳統的計算機相比較。

可能有希望與今天的傳統超級計算機競爭的大型系統仍然太不穩定。例如，2017年11月，IBM宣佈已經**了一臺50位量子計算機。然而，它只能保持其量子“微狀態”90微秒。

量子計算機對未來有著巨大的希望，但目前它們與傳統的硅基超級計算機幾乎沒有競爭。

你認為未來會怎樣？

你認為超級計算機技術的未來將走向何方？你認為量子計算機比人們意識到的更接近地平線嗎？你認為哪個國家會在2018年及以後的榜單上名列榜首？