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文/王劍
來源:礪石科技(ID:lishicaijing)
中國超級計(jì)算機(jī)是如何實(shí)現(xiàn)從無到有,從大型機(jī)到巨型機(jī)進(jìn)化的?
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1950年3月,中央人民廣播電臺播發(fā)了一封書信,信中說“梁園雖好,非久居之鄉(xiāng),歸去來兮。”
信的作者是剛從美國經(jīng)香港抵達(dá)北京的數(shù)學(xué)家華羅庚,這是他在歸國途中所書寫,目的是號召海外知識分子回國參加社會主義建設(shè)。
信中,華羅庚喊出了那一句振聾發(fā)聵的話:“科學(xué)沒有國界,科學(xué)家是有自己的祖國的”。
“梁園雖好”出自漢代司馬相如辭別梁孝王時的一句感慨,展示了司馬相如志在四方的遠(yuǎn)大抱負(fù)。
那時,有很多中國科學(xué)家為躲避戰(zhàn)火遠(yuǎn)赴歐美國家落腳,潛心科研,受到了優(yōu)待。
華羅庚就已被美國伊利諾伊大學(xué)聘為教授,待遇豐厚。
在新中國的號召下,包括華羅庚在內(nèi)的很多科學(xué)家毅然選擇從海外輾轉(zhuǎn)回到祖國。
回來后,華羅庚回到清華園,擔(dān)任清華大學(xué)數(shù)學(xué)系主任。
1952年夏,有感于美國正開展電子管計(jì)算機(jī)的研究,華羅庚提倡并牽頭,與閔乃大、夏培肅和王傳英等人在中科院數(shù)學(xué)所內(nèi),組建了中國第一個電子計(jì)算機(jī)科研小組。
那時,中國計(jì)算機(jī)領(lǐng)域荒蕪一片,前行者正高舉火把探索未知之境。
閔乃大寫出中國第一個“電子計(jì)算機(jī)研究的設(shè)想和規(guī)劃”,揭開我國電子計(jì)算機(jī)研制的序幕。
1956年3月,在新中國制定的《1956-1967年科學(xué)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃綱要》中,計(jì)算機(jī)成為發(fā)展科學(xué)技術(shù)的“四項(xiàng)緊急措施”之一。
同一時間,華羅庚被任命為中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所籌備委員會主任,研制通用數(shù)字電子計(jì)算機(jī),同時派人向“老大哥”蘇聯(lián)取經(jīng)。
1958年,在“立足國內(nèi)先仿制,后自行設(shè)計(jì)”的原則下,中國仿制蘇聯(lián)M-3大型計(jì)算機(jī)的103機(jī)研發(fā)成功,每秒運(yùn)算速度1500次,實(shí)現(xiàn)了從零到一的跨越。
雖說中國的計(jì)算機(jī)研發(fā)距離美國發(fā)明世界首臺計(jì)算ENIAC,只相差12年,但彼此在人才和設(shè)備上已經(jīng)有了相當(dāng)大的距離。
美國從二戰(zhàn)時期就已經(jīng)展開了計(jì)算機(jī)研究,從軍方到民間有數(shù)十萬名經(jīng)驗(yàn)豐富的科研人員,而且經(jīng)費(fèi)充足。
中國這時別說計(jì)算機(jī)研究,很多人連計(jì)算機(jī)是什么都沒搞清楚,更沒親眼見過,經(jīng)費(fèi)更是捉襟見肘。
彼時,美國IBM公司在貝爾實(shí)驗(yàn)室的幫助下,成功研發(fā)出晶體管構(gòu)造的計(jì)算機(jī)RCA501型。
由于采用晶體管邏輯元件及快速磁芯存儲器,RCA501型計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度從每秒5000次提高到幾十萬次,主存儲器的存儲量也從幾千KB提高到十萬KB以上,同時也出現(xiàn)了簡單的采用高級語言及其編譯程序的操作系統(tǒng)。
與傳統(tǒng)電子管計(jì)算機(jī)相比,晶體管不僅能實(shí)現(xiàn)電子管的功能,而且具有尺寸小、重量輕、效率高、功耗低等優(yōu)點(diǎn),使計(jì)算機(jī)體積從過去占滿一間房,濃縮為只有一張書桌大小。
1959年,中國仿制蘇聯(lián)БЭCM-Ⅱ計(jì)算機(jī)研發(fā)出104機(jī),速度勉強(qiáng)達(dá)到1萬次,但是由于組裝了4200個電子管、4000個二極管,占地超過400平方。
104機(jī)在交付航天與軍工部門后,完成了包括第一顆原子彈在內(nèi)的多項(xiàng)科研運(yùn)算工作。
雖然104機(jī)性能與美國的RCA501型計(jì)算機(jī)相比還有較大差距,卻與同期起步的英國、日本等計(jì)算機(jī)水平相差無幾。
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面對人才緊缺的問題,中國計(jì)算所籌委會與國內(nèi)多家著名高校合作,連續(xù)舉辦了四期計(jì)算機(jī)培訓(xùn)班,先后培養(yǎng)出七百多名計(jì)算機(jī)方面的科研人員,奠定了中國計(jì)算機(jī)事業(yè)的人才基礎(chǔ)。
莽荒時代,這支渺小的隊(duì)伍,如同長夜中微弱的熒光點(diǎn)亮了中國的計(jì)算機(jī)事業(yè)。
中蘇“蜜月”結(jié)束后,蘇聯(lián)撤走了所有對華援助,其中也包括計(jì)算機(jī)方面的專家和設(shè)備。
中國的計(jì)算機(jī)科研人員并沒有止步,在動亂年代靠集體智慧和奉獻(xiàn)精神不斷披荊斬棘。
1960年,夏培肅帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出中國第一臺自行設(shè)計(jì)的小型通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)107機(jī),并交付給當(dāng)時尚在北京的中國科技大學(xué)使用,這也是我國高校的第一臺科研計(jì)算機(jī)。
1964年,我國第一臺自行設(shè)計(jì)的大型通用數(shù)字電子管計(jì)算機(jī)119機(jī)面世;同年,復(fù)旦研發(fā)出采用機(jī)器語言編程的602型電子數(shù)字計(jì)算機(jī)。
1965年6月,中科院計(jì)算所成功研發(fā)出運(yùn)算速度定點(diǎn)運(yùn)算9萬次/s、浮點(diǎn)運(yùn)算6萬次/s的首臺晶體管計(jì)算機(jī)109乙機(jī)。
隨后的109丙機(jī)在“兩彈”試制中發(fā)揮了重要作用,被譽(yù)為“功勛機(jī)”。
整個六十年代,由于國內(nèi)計(jì)算機(jī)研發(fā)都是圍繞重大國防工程進(jìn)行,只追求不斷提高運(yùn)算速度,對計(jì)算機(jī)整體性能和普及性考慮并不多,不僅資金花費(fèi)巨大,也忽視了社會生產(chǎn)建設(shè)需求,更沒有批量生產(chǎn)的概念。
進(jìn)入七十年代,美國以及西方等發(fā)達(dá)國家已研發(fā)出小型化集成電路通用數(shù)字電子計(jì)算機(jī),并廣泛在民間開始推廣應(yīng)用。
因此,1973年元月,第四機(jī)械工業(yè)部在北京召開“電子計(jì)算機(jī)首次專業(yè)會議(7301會議)”,明確未來“必須放棄單純追求提高運(yùn)算速度的技術(shù)政策,確定發(fā)展系列機(jī)的方針”。
這次會議后,中國開始了隨后近十年的計(jì)算機(jī)工業(yè)發(fā)展雛形。
遍地紅旗與喧鬧的鑼鼓聲中,中國計(jì)算機(jī)科研者們一邊為經(jīng)濟(jì)建設(shè)勾勒所需的計(jì)算機(jī)型號,一邊加緊研發(fā)。
1973年8月,我國首臺百萬次集成電路大型計(jì)算機(jī)150機(jī)誕生,這臺計(jì)算機(jī)主內(nèi)存130K。配有多個程序和操作系統(tǒng),每秒運(yùn)算速度達(dá)100萬次。
從這時起,中國大型計(jì)算機(jī)逐漸轉(zhuǎn)移到經(jīng)濟(jì)建設(shè)層面,在中國石油勘探、氣象預(yù)報(bào)、科學(xué)計(jì)算等領(lǐng)域肩負(fù)起新使命。
值得一提的是,1975年定型生產(chǎn)的DJS-131計(jì)算機(jī),是一臺內(nèi)存4~32K(可擴(kuò)展至64K)、運(yùn)算速度每秒50萬次的桌面型計(jì)算機(jī)。
DJS-131小型計(jì)算機(jī)總計(jì)生產(chǎn)了334臺,卻是當(dāng)時國內(nèi)應(yīng)用面最廣、系統(tǒng)最穩(wěn)定的國產(chǎn)數(shù)字電子計(jì)算機(jī),被同時應(yīng)用在23個省市的郵電、電力、鐵路、通信、醫(yī)療、地震、科研、交通、工業(yè)和國防建設(shè)等領(lǐng)域。
與此同時,華北計(jì)算所組織全國57個單位聯(lián)合進(jìn)行DJS-200系列計(jì)算機(jī),以及DJS-180超級小型機(jī)的開發(fā)和設(shè)計(jì),開啟了微型計(jì)算機(jī)國產(chǎn)化的序幕。
隨后相繼出現(xiàn)的NCI-2780超級小型機(jī)、TJ-2000系列機(jī)及AP數(shù)組處理機(jī)等產(chǎn)品,逐漸讓中國計(jì)算機(jī)工業(yè)走上系列化的批量生產(chǎn)道路。
始終堅(jiān)持“兩條腿走路”,中國計(jì)算機(jī)工業(yè)在小型化和大型化道路上繼續(xù)保持著喜人的成績。
1976年11月,中科院計(jì)算所研制成功每秒運(yùn)算速度達(dá)1000萬次的大型通用集成電路通用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)013機(jī),隨即廣泛應(yīng)用在航天、國防建設(shè)等領(lǐng)域。
參與這些項(xiàng)目研發(fā)的,都是當(dāng)年中國計(jì)算所培訓(xùn)班走出的學(xué)員。
曾經(jīng)飄搖的火種,終成科學(xué)譜系,在中國計(jì)算機(jī)各個應(yīng)用領(lǐng)域散開枝蔓,開啟傳承。
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通過自主研發(fā),中國計(jì)算機(jī)工業(yè)已完成了第二代向第三代的過渡,尤其是通過應(yīng)用促進(jìn)計(jì)算機(jī)研制發(fā)展,產(chǎn)用結(jié)合,推動了微型機(jī)的國產(chǎn)化。
雖說中國在大型計(jì)算機(jī)領(lǐng)域一直堅(jiān)持不懈進(jìn)行研發(fā),可與美國還是有著不小的技術(shù)差距。
美國從六十年代初就已開發(fā)出以集成電路(IC)為主體的第三代計(jì)算機(jī),開始了商業(yè)化進(jìn)程。
其中IBM公司發(fā)布IBM 360系統(tǒng)大型計(jì)算機(jī)已可以同時運(yùn)行許多不同的程序,并向文字處理和圖形處理領(lǐng)域延伸,大型計(jì)算機(jī)更是領(lǐng)先中國許多倍。
拿當(dāng)時中國比較先進(jìn)的104機(jī)舉例,這臺后來參與了多個大型國防科研項(xiàng)目的大型計(jì)算機(jī),每秒可完成1萬次浮點(diǎn)運(yùn)算;而同期IBM為美國軍方設(shè)計(jì)的7030機(jī),浮點(diǎn)運(yùn)算性能是每秒60萬次。
浮點(diǎn)運(yùn)算性能的高低決定了科研效率和計(jì)算準(zhǔn)確性,中國曾嘗試花費(fèi)700多萬美元購買,但由于特殊歷史環(huán)境下,未能如愿。
即便是小型機(jī)領(lǐng)域,美國也先行一大步。
七十年代,美國通過DEC的小型機(jī)PDP-11開始嘗試使用Unix和C語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì),滿足各種場景需要,真正讓計(jì)算機(jī)步入到“為人民服務(wù)”的階段。
而那時中國的大型計(jì)算機(jī)無論性能還是產(chǎn)量都還難以滿足各種建設(shè)需求,尚在艱難跋涉中。
1976年,美國克雷公司又推出了世界上首臺運(yùn)算速度達(dá)每秒2.5億次的超級計(jì)算機(jī)。
“大型計(jì)算機(jī)”和“超級計(jì)算機(jī)”看似差不多,但兩者有著天壤之別。
簡單說,大型計(jì)算機(jī)使用專門的指令系統(tǒng)和操作系統(tǒng),由于只能進(jìn)行非數(shù)值計(jì)算(數(shù)據(jù)處理),應(yīng)用范圍一般局限在商業(yè)領(lǐng)域;而超級計(jì)算機(jī)采用通用處理器及UNIX或類UNIX操作系統(tǒng),擅長數(shù)值計(jì)算(科學(xué)計(jì)算),可以廣泛應(yīng)用于國防、航天、氣象、工業(yè)等更為尖端和復(fù)雜的場景。
超級計(jì)算機(jī)是真正的“國之重器”,其中匯集了千萬計(jì)的處理器,能進(jìn)行海量的數(shù)據(jù)高速運(yùn)算,是衡量一個國家綜合國力的重要標(biāo)志,更是國家信息化建設(shè)的根本保證。
面對現(xiàn)實(shí)差距,中方政府決定通過購買設(shè)備,從而學(xué)習(xí)和掌握超級計(jì)算機(jī)前沿技術(shù)的政策。
中美開始恢復(fù)接觸后,美國為了表示友好向中國出口了兩臺超級計(jì)算機(jī),卻讓中國計(jì)算機(jī)科研人員經(jīng)歷了一段屈辱的“玻璃房”的歷史。
1976年底,即將卸任的美國總統(tǒng)福特簽發(fā)了兩臺Cyber172型超級計(jì)算機(jī)的對華出口協(xié)議。
但美方對這款計(jì)算機(jī)做了手腳,運(yùn)算性能遠(yuǎn)非實(shí)際水平,而且美方還要求計(jì)算機(jī)只能用于地質(zhì)勘探,不可以用于其他途徑。
最令中國科技人員深感憤怒又無奈的是,計(jì)算機(jī)被設(shè)置在專門的玻璃機(jī)房內(nèi),鑰匙卻由美方管理,每次使用前,還必須有美國人批準(zhǔn)同意。
操作完成后,美方會馬上封鎖玻璃房,操作日志還要定期上交給美國政府審查。
引進(jìn)美國的Cyber172后,中方又從日本購入3臺日立M系列超級計(jì)算機(jī)用于氣象預(yù)報(bào)工作。
可美方從中搞鬼,不僅要求日方在對華出口版本上大幅降低性能,還要求比照Cyber172的做法,設(shè)立值班人員和監(jiān)控日志審核制度。
這種情況一直延續(xù)到八十年代初,中國從美國購買了各種類型的大型和超級計(jì)算機(jī)設(shè)備,關(guān)鍵技術(shù)始終被對方嚴(yán)密封鎖。
對中國的計(jì)算機(jī)科研人員來說,這是一段不堪回首的往事。
中國科學(xué)院院士、前國防科技大學(xué)校長楊學(xué)軍談起這段歷史時說:“這是中國科研工作者心中永遠(yuǎn)的痛,就像農(nóng)民自家沒糧,母親自己沒奶喂孩子…….”
一而再的“卡脖子”刺激下,中國計(jì)算機(jī)的科研人員意識到試圖通過購買國外先進(jìn)設(shè)備來達(dá)到自我提升,是不切實(shí)際的幻想,自力更生才是唯一出路。
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1978年3月:鄧小平聽取計(jì)算機(jī)發(fā)展匯報(bào),明確由國防科工委系統(tǒng)承擔(dān)首臺億次超級計(jì)算機(jī)的研制,說“中國要搞四個現(xiàn)代化,不能沒有巨型機(jī)(超級計(jì)算機(jī))”。
同年5月,中國超級計(jì)算機(jī)方案論證會上,這項(xiàng)工程被命名為“785超級計(jì)算機(jī)”,時任國防科委主任張愛萍上將取名為“銀河”。
“銀河”計(jì)算機(jī)規(guī)劃性能為每秒1億次浮點(diǎn)運(yùn)算,比中國此前研制過的最先進(jìn)計(jì)算機(jī)還要快100倍。
接受任務(wù)的長沙工學(xué)院(國防科技大學(xué))計(jì)算機(jī)研究所所長,年過花甲的慈云桂立下軍令狀“就是豁出我這條老命,也一定要把我們自己的巨型機(jī)搞出來!”
慈云桂是中國計(jì)算機(jī)界的一代宗師。從電子管計(jì)算機(jī)到晶體管計(jì)算機(jī),再到集成電路計(jì)算機(jī),中國計(jì)算機(jī)每一次升級換代,他都是主要參與者。
785超級計(jì)算機(jī)項(xiàng)目組也表態(tài):每秒一億次,一次不少!六年時間,一天不拖!預(yù)算經(jīng)費(fèi),一分不超!
有委屈可以傾訴,有困難必須克服,實(shí)現(xiàn)大國科技實(shí)力的崛起,終究要靠一代人不懈的努力。
科研團(tuán)隊(duì)首先參考了美國最先進(jìn)的超級計(jì)算機(jī)Cray-1總體架構(gòu),隨后開始了分工協(xié)作。國內(nèi)有配套的設(shè)備直接使用,無法實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)的,就從零部件出口條件寬松的國家直接引進(jìn)。
但是團(tuán)隊(duì)有個一個基本原則:設(shè)備可以用其他國家的,技術(shù)必須是自己的。
為了實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo),科研人員在堆成小山的試驗(yàn)紙帶里逐一核對;為了保證機(jī)器的穩(wěn)定和可靠,要對2.5萬條繞接線、12萬個繞接點(diǎn)和200多萬個焊點(diǎn)進(jìn)行細(xì)致檢查。
最終,慈云桂團(tuán)隊(duì)通過創(chuàng)造性地提出“雙向量陣列”結(jié)構(gòu),大大提高了機(jī)器的運(yùn)算速度,提前1年實(shí)現(xiàn)規(guī)劃研制任務(wù)。
1983年12月26日,中國第一臺億次超級計(jì)算機(jī)“銀河一號”通過國家技術(shù)鑒定,橫空出世。
“銀河一號”是中國高速計(jì)算機(jī)研制的一個重要里程碑,標(biāo)志著中國成為繼美國、日本之后,第三個能獨(dú)立設(shè)計(jì)和制造超級計(jì)算機(jī)的國家。
慶功會后,每位研發(fā)骨干人員發(fā)了五百元獎金,可他們都沒有要,全部捐給了正在從事的計(jì)算機(jī)項(xiàng)目中。
令人惋惜的是,在“銀河”系列后續(xù)近20年研發(fā)過程中,由于工作強(qiáng)度高,營養(yǎng)和醫(yī)療條件不足,團(tuán)隊(duì)里有許多人因病相繼離世。
這些科研人員知道研究經(jīng)費(fèi)有限,自己工資也很微薄。為了不給研發(fā)添麻煩,紛紛選擇了隱瞞病情,一拖再拖。
他們是49歲的鐘士熙教授、43歲的蹇賢福副教授、41歲的王育民副研究員、40歲的張樹生講師和35歲俞午龍助理研究員,他們值得我們永遠(yuǎn)懷念!
這些科研人員的遺物里,都有本美國作家阿爾文·托夫勒的著作《第三次浪潮》,書中最后一句話被許多人用紅藍(lán)鉛筆重重畫了一條線,“就像革命的先輩一樣,我們的使命注定是創(chuàng)造未來”。
時光在此鞠躬致敬,天下重器,國士無雙。
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“銀河一號”出現(xiàn)的同一年,26鍵方案的“五筆字型”誕生,這是后來蜚聲海內(nèi)外的五筆字型輸入法的首個版本,發(fā)明人王永民由此被稱為現(xiàn)代“畢升”。
“五筆輸入”搭配國產(chǎn)D-2000型漢字智能終端及ZD-1110型字符顯示終端,古老的文字與代表現(xiàn)代科技的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),就此相遇。那些跳動字符碰撞成句,連綴成文,在屏幕中演繹屬于中國人的文化世界。
這年,中國第一臺大型向量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)757機(jī)也研發(fā)成功,向量運(yùn)算達(dá)到每秒1000萬次、標(biāo)量運(yùn)算速度每秒280萬次。
中國科研機(jī)構(gòu)也用上了電子部六所研發(fā)的微型計(jì)算機(jī)長城100(DJS-0520微機(jī)),這臺機(jī)器已經(jīng)初步具備了個人電腦的主要使用特征。
窗外已是信息化的世界,“第三次浪潮”席卷而來,人類社會翻開了新的篇章。
在IBM的PC兼容機(jī)成為世界主流個人計(jì)算機(jī)背景下,中國計(jì)算機(jī)行業(yè)提出“照著IBM的PC做”。
只是這種“照著做”實(shí)際一沒實(shí)物,二沒圖紙,完全靠計(jì)算機(jī)廠家自行摸索。最終“摸”出來的計(jì)算機(jī)大多不倫不類,無論性能還是操作系統(tǒng)都無法實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。
1984年2月16日,鄧小平在上海舉辦的全國十年科技成果展上,摸著一個計(jì)算機(jī)小選手的頭,語氣堅(jiān)定地說“計(jì)算機(jī)普及要從娃娃抓起”。
老人的叮囑讓計(jì)算機(jī)課程如井噴,很多學(xué)校紛紛開設(shè)計(jì)算機(jī)課程,從簡單的打字練習(xí)到高級的Basic編程,如火種般點(diǎn)燃了國人學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的熱情。
人們在鍵盤上彈指如飛,猶如在傾訴一個奮進(jìn)時代的急迫心聲。
1985年,中國人通過加載漢化操作系統(tǒng)的國產(chǎn)微機(jī)長城0520CH,真正實(shí)現(xiàn)了在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行完整中文信息處理的需求。
同年,銷售聯(lián)想漢卡的計(jì)算機(jī)公司改名為聯(lián)想公司。
在長城、聯(lián)想等品牌帶動下,國內(nèi)涌現(xiàn)出一大批計(jì)算機(jī)制造企業(yè),如四通、方正、同創(chuàng)、實(shí)達(dá)等,成為帶動中國計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的龍頭,讓中國計(jì)算機(jī)工業(yè)從第三代邁入到第四代。
這是一段濃墨重彩的歷史,但隨之而來的是中國計(jì)算機(jī)工業(yè)一個令人惋惜的停滯時期。
隨著中美關(guān)系逐漸火熱,很多先進(jìn)技術(shù)可以順利引進(jìn)。因此,我國計(jì)算機(jī)和半導(dǎo)體電子工業(yè)的發(fā)展模式從“創(chuàng)新為主,引進(jìn)為輔”和重視基礎(chǔ)研究,轉(zhuǎn)變?yōu)閱渭兊囊M(jìn),放棄了半導(dǎo)體通用電路研發(fā)追趕計(jì)劃。
原本與世界差距并不大的集成電路與半導(dǎo)體行業(yè)由于沒有經(jīng)費(fèi)而暫停,大量科研隊(duì)伍解散,甚至有些研究員被安排當(dāng)了機(jī)房管理員,無所適從。
事實(shí)上,我國那時已經(jīng)可以仿造出6800、8080等CPU芯片,在技術(shù)上并不輸于很多發(fā)達(dá)國家。
可由于項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)縮水,以及研發(fā)方向的錯失,沒能將CPU研究獨(dú)立出來持續(xù)進(jìn)行,從而為日后計(jì)算機(jī)的芯片產(chǎn)業(yè)埋下了隱患。
幸好在中國科學(xué)界有部分專家已經(jīng)意識到自身與國際前沿科技的差距,不斷呼吁,這才使中國超級計(jì)算機(jī)工程以更快的速度迎頭趕上。
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1986年3月,王大珩、王淦昌、楊嘉墀、陳芳允四位科學(xué)家基于美國提出的星球大戰(zhàn)計(jì)劃背后蘊(yùn)藏的強(qiáng)大科技實(shí)力,提出要追趕世界高新技術(shù)的建議。
鄧小平對該建議表示了支持,不久,“高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃”出爐。因?yàn)樗奈豢茖W(xué)家上書和鄧小平同志批復(fù)時間都是1986年3月,所以該計(jì)劃又稱之為“863計(jì)劃”。
一年后,北京計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)研究內(nèi),中國人發(fā)出第一封電子郵件:“Across the Great Wall we can reach every corner in the world.(越過長城,走向世界。)”
從那刻起,中國和世界已經(jīng)緊密聯(lián)系在了一起。
863計(jì)劃中,“智能計(jì)算機(jī)”被單獨(dú)列為一個主題項(xiàng)目(即306主題),由中科院計(jì)算所承接項(xiàng)目。
中科院計(jì)算所是中國計(jì)算機(jī)發(fā)展的搖籃,這里誕生了首臺通用數(shù)字電子計(jì)算機(jī),以及首枚通用CPU芯片,是“兩彈一星”成功的重要幕后功臣。
當(dāng)時世界剛掀起人工智能的熱潮,日本的“五代機(jī)”在這領(lǐng)域發(fā)展迅速。因此“306主題”便跟隨日本“五代機(jī)”的策略,開始了智能計(jì)算機(jī)的研究。
研發(fā)過程中,專家們發(fā)現(xiàn)日本的“五代機(jī)”主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)自然語言翻譯,但應(yīng)用市場狹窄,且維護(hù)費(fèi)用高昂。而同時期的美國研發(fā)對象是個人計(jì)算機(jī)、超級計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng),前景似乎更為廣闊。
時不我待,專家組果斷把研究方向從“智能計(jì)算機(jī)”調(diào)整為“高性能并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”,催生了中國超級計(jì)算機(jī)系列的加速發(fā)展。
負(fù)責(zé)智能計(jì)算機(jī)項(xiàng)目是剛從美國留學(xué)回來的李國杰教授,他意識到當(dāng)時國產(chǎn)計(jì)算機(jī)研發(fā)幾乎都是“閉門造車”,研發(fā)時間又極其漫長,往往機(jī)器研制出來就已經(jīng)落后,始終慢市場一步。
于是,李國杰派了團(tuán)隊(duì)人員到美國硅谷“洋插隊(duì)”,吸收國外先進(jìn)技術(shù)并同步更新到項(xiàng)目中。并且,他還在原來的UNIX源代碼的基礎(chǔ)上,研發(fā)設(shè)計(jì)了國產(chǎn)操作系統(tǒng)SNIX。
1993年10月,峰值運(yùn)算速度達(dá)每秒6.4億次,采用全對稱共享存儲多處理結(jié)構(gòu)的“曙光一號”超級計(jì)算機(jī)誕生。整體與Intel公司1990年的體系結(jié)構(gòu)與技術(shù)相近。
隨后的曙光1000型超級計(jì)算機(jī)也開始了市場化運(yùn)作,進(jìn)入到企業(yè)服務(wù)的行列。
1997年,隨著曙光天潮1000A落戶遼河油田,中國超級計(jì)算機(jī)徹底打破了進(jìn)口產(chǎn)品的市場壟斷,洗刷了昔日超算領(lǐng)域的“玻璃房”恥辱。
這一時期,隨著國產(chǎn)電腦品牌不斷涌現(xiàn),曾經(jīng)動輒數(shù)萬元一臺的個人電腦價格已經(jīng)跌到萬元之內(nèi),普及到尋常百姓家,信息時代的大門正式向中國人敞開。
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跨越新千年之后的二十年間,伴隨國力復(fù)蘇和科研布局,中國超級計(jì)算機(jī)研究機(jī)構(gòu)你追我趕,發(fā)展如火如荼。
2008年,中科院的曙光5000型超級計(jì)算機(jī)研發(fā)成功,運(yùn)算速度達(dá)超百萬億次。
僅僅一年后,國防科技大學(xué)“天河一號”千萬億次超級計(jì)算機(jī)出現(xiàn),中國成為繼美國之后世界第二個成功研制千萬億次超級計(jì)算機(jī)的國家。
2010年6月,中國中科院“星云”千萬億次計(jì)算機(jī)在第三十五屆超級計(jì)算機(jī)TOP500排行榜榮獲第二名的佳績,成功擠入世界超級計(jì)算機(jī)前三甲行列。
半年后,國防科技大學(xué)“天河-1A”千萬億次超級計(jì)算機(jī),直接奪取排行榜的第一名。
與此同時,江南計(jì)算機(jī)研究所千萬億次超級計(jì)算機(jī)“神威·藍(lán)光”,率先完成CPU國產(chǎn)化。
在中國超級計(jì)算的賽道上,曙光、天河與神威已成為高性能計(jì)算專項(xiàng)課題耀眼的“三劍客”。
隨著超級計(jì)算研究的不斷深入,中國相繼建設(shè)了國家超級計(jì)算濟(jì)南中心、深圳中心、無錫中心、鄭州中心等7家機(jī)構(gòu)。
在此期間,基于超算體系結(jié)構(gòu)的云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等創(chuàng)新也在不斷上演新的篇章。
2018年,曙光、天河與神威已進(jìn)入到超級計(jì)算機(jī)競賽領(lǐng)域的E級(秒鐘運(yùn)算一百億億次)超算研發(fā),并逐步實(shí)現(xiàn)CPU和加速器的全國產(chǎn)化。
2021年,第五十八屆全球超級計(jì)算機(jī)TOP500排行榜中,中國超級計(jì)算機(jī)有173臺進(jìn)入榜單,占比34.6%。第二名的美國為149臺,占比29.8%。
不過,中國超級計(jì)算機(jī)數(shù)量雖然超過了美國,但在綜合算力上與美國及其他國家依然有一定的差距。
2022年上半年的全球超算TOP500榜單中,中國的神威太湖之光排名第六,已是“三劍客”中成績最好的一家。
但是距離全球首款E級超級計(jì)算機(jī),美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的邊界超級計(jì)算機(jī)(Frontier),在算力上尚有10倍左右的差距。
可以說,中國的超算體系面前,變局從未止步。
上世紀(jì)六十年代,英特爾創(chuàng)始人之一的戈登·摩爾預(yù)測,集成電路上的晶體管數(shù)目,未來將以每18個月翻一番的速度穩(wěn)定增長,并在今后數(shù)十年內(nèi)保持這種勢頭。
摩爾定律從此成為時代的法則,更成為人們對未知世界的一個進(jìn)化隱喻。
中國的超級計(jì)算機(jī)從荒蕪走到沃野,已在千古棋局行至中盤,在時代變局中日漸清晰,凝聚起磅礴的力量。
莎士比亞在《暴風(fēng)雨》中說:凡是過往,皆是序章。
中國超級計(jì)算機(jī)的前方是瞬息萬變的數(shù)字化浪潮,但落子無悔,勝負(fù)依然未定。
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