2010年11月17日，中國的“天河一號”二期系統以峰值速度4700萬億次和持續速度2566萬億次每秒浮點運算速度刷新國際超級計算機運算性能最高紀錄。這樣的突破和百姓日常生活有什麼關聯嗎？
新年伊始，首都科學講堂請來中國科學院軟體所研究員孫家昶做了一次題為“漫談超級計算機”的科普講座，為超級計算機揭開了神秘的面紗。
拼的是運算速度
“任何時候的最高級計算機都叫超級計算機，以前的超級計算機現在連普通的筆記本電腦都不如。”孫家昶在開題時就深入淺出地告訴大家，超級計算機其實是一個不斷升級的概念。
超級計算機又稱高性能計算機，通常是指由數百數千甚至更多的處理器組成的、能計算普通PC機和服務器不能完成的大型複雜課題的計算機。
“提高計算機速度是計算機發展中永恒的主題。”2002年度國家最高科技獎獲得者、中國工程院院士金怡濂這樣指出。計算速度在高性能計算領域內一向是最惹人注目的話題，最近十幾年來陸續問世的超級計算機都在事實上努力追求著更強大的運算能力。
“超級計算機的誕生，就是為了解決普通計算機所不能完成的大型複雜問題。”孫家昶説。
“天河一號”以峰值速度4700萬億次、持續速度2566萬億次每秒浮點運算的優異性能雙雙刷新國際超級計算機運算性能最高紀錄，一舉奪得世界冠軍。這個速度意味著，“天河一號”運算1小時，相當於全國13億人同時計算340年以上；“天河一號”運算1天，相當於1台雙核的高檔桌面電腦運算620年以上。
在高科技領域“長袖善舞”
“超級計算機最早是在軍事上使用，現在很大程度上的應用也在軍事領域。因為在軍事上只要快一點點，就能獲得更大的控制權。”孫家昶説。
世界上第一台計算機誕生於二戰期間，當時，美國研製超級計算機為了測算彈道速度。此後，各國在超級計算機的研發領域，一直是你追我趕，絲毫不敢鬆懈。
事實上，突出表現一國科技實力的超級計算機，堪稱集萬千寵愛于一身的高科技寵兒，在諸如天氣預報、基因分析、核工業、航天等高科技領域長袖善舞。計算機模擬已經成為理論和實踐之外的第三大科學研究方法。
孫家昶介紹道，在現實生活中，很多研究是無法在現實世界中進行實驗的，比如核武器爆炸、地震、洪水以及恐怖襲擊等災害性事件，這些就需要有超級計算機來進行模擬和倣真。還有一些複雜的大型問題的求解，比如地球物理探測、對天體演變的研究、對上億人口的社會學研究等，也需要超級計算機。
高性能計算機還是航空航天領域、藥物研究和設計領域的重要科研手段。金怡濂曾在中國科技館舉行的“大師講科普”活動中講課，“比如説航空航天領域現在有數值風洞模擬。做飛機的物理實驗需要依靠風洞。所謂風洞就是做一個很大很大的筒子，鼓很強的風，模擬天空的氣流，然後做一個飛機或者飛機的翅膀放在裏面，測量各個點的各種參數，這是風洞試驗，很複雜，代價很大。然而現在很多風洞試驗不需要這樣做了，而是利用高性能計算機做數值風洞模擬。”
過去靠實驗研製一種新藥，需要10—12年時間，據美國科學家統計，要花費3.5億美元，現在主要是靠計算機來輔助藥物研究，可以縮短藥物研製週期，節省經費。“計算機做什麼呢？主要是做藥物的篩選，從大量的化合物樣品庫中，發現對治某種病有藥理活性的化合物。過去式靠化學實驗室瓶瓶罐罐實驗，命中率只能達到0.01%，現在靠計算機篩選，而由於計算機篩選速度比較快，因而命中率就比較高，可以達到2%—24%，大大提高了篩選的有效性。”金怡濂舉例説。
要速度，更要應用
在承認中國在超級計算機研發進步速度飛速、自主研發能力提高的同時，專家也在提醒人們保持冷靜：衡量一個國家在超級計算領域的實力，速度並非唯一指標，更重要的是看應用能力。
超級計算機的應用程度遠低於美國等發達國家，一直是我國科學家的一塊“心病”。
據介紹，在我國，超級計算機目前主要應用在氣象、石油開採、科學計算、生物研究等這些“象牙塔”領域，核心的工業領域尚沒有廣泛應用。而在發達國家，用戶則遍佈社會的各個領域，波音飛機、福特汽車、好萊塢電影等，背後都有超級計算機的功勞。正是應用的差距造成了一種狀況，在我國，往往是先研製出超級計算機，再去找需求；而在發達國家，往往是先有大的需求，再去造超級計算機。
不過，這種狀況正在慢慢改變。
享有盛譽的“天河一號”系統目前已在石油勘探、高端裝備製造、生物醫藥、動漫設計等方面為20多家用戶提供服務。
“天河一號”常務副總設計師、國防科大計算機學院院長廖湘科表示，要用好超級計算機，必須在每個專業學科領域——工業、流體力學、結構倣真、生命科學等都開發出專門的應用軟體，改變嚴重依賴進口的局面。這是一個長期而艱巨的任務，需要提高認識，從學科建設的角度制定長遠規劃，從培養嚴重缺乏的應用開發人才做起。（記者 管晶晶）
