全球超算500强：美蝉联冠军，中国数量增加
11月18日，最新一期全球超级计算机500强榜单出炉，美国超级计算机“顶点”蝉联冠军，中国继续扩大数量上的领先优势，在总算力上与美国的差距进一步缩小。
据本次榜单显示，美国能源部下属橡树岭国家实验室开发的“顶点”以每秒14.86亿亿次的浮点运算速度再次登顶，与半年前的速度相同，美国能源部下属劳伦斯利弗莫尔国家实验室开发的“山脊”、中国超算“神威·太湖之光”和“天河二号”分别列为二三四位。
在上榜数量方面，中国境内有228台超算上榜，在上榜数量上蝉联第一，相比半年前上榜增加了9台；美国以117台位列第二，日本、法国、德国依次位居其后。值得注意的是，这是2017年11月以来，中国超算上榜数量连续第五次位居第一。
在总算力方面，美国超算占比为37.1%，中国超算占比为32.3%；半年前，美国超算占比为38.4%，中国超算占比为29.9%。由此可见，中国在总算力上与美国的差距进一步缩小。
从超算厂商方面，中国企业继续保持上榜数量优势。联想、中科曙光和浪潮位居全球超算制造商前三位。与半年前相比，中科曙光和浪潮的位置发生互换。
中国超算40年发展之路
回首中国超算发展史，研制、创新、应用发展，经历了从无到有、从跟跑到领先的四十年“超常速”发展。
上世纪70年代，自超级计算机问世以来，国际上对超级计算机的需求激增，中长期天气预报、航空航天、核爆模拟、石油地震勘探等重大创新和产业领域利用超级计算机不断取得突破。
1978年，我国启动巨型计算机研制工程，由于技术基础、生产工艺等都与先进国家存在巨大差距，把计算速度提升到每秒一亿次，困难重重。
1983年，“银河-Ⅰ”巨型计算机最终研制成功，中国成为世界上少数几个能研制亿次巨型机的国家。
2004年和2008年，曙光公司分别研制成功“曙光4000”十万亿次计算机与“曙光5000”百万亿次计算机分别进入TOP500排名前十位；
2009年，国防科技大学研制成功“天河一号”千万亿次计算机，使我国成为继美国之后世界上第二个研制成功千万亿次计算机的国家；
2010年6月，曙光公司研制成功“星云”千万亿次计算机，性能列世界TOP500第二位；
2010年11月，“天河一号”首次摘下全球超级计算机500强榜单第一名；
2010年底，“神威·蓝光”成为第一个全部采用国产CPU实现的千万亿次超级计算机；
2013年6月开始，“天河二号”连续6次位居TOP500第一名；
2016年底第一次由全国产CPU的“神威·太湖之光”取代第一的位置。
近十年来，我国先后成立天津、深圳、济南、长沙、广州、无锡6家国家级超算中心，另外，第7家国家超级计算郑州中心正在筹建中。随着“天河一号”“神威蓝光”“曙光星云”“天河二号”“神威·太湖之光”等一批超级计算机在这些国家级超算中心完成部署和应用，也开创了中国自主超级计算技术创新与产业化的跨越式发展新历程。
“超级计算机已成为体现国家创新能力的国之利器。”科技部高新司副司长梅建平表示，下一步我国将研究建设完善国家超算基础设施，从全国一盘棋来设计和整体布局，支持在重点区域建设国家级超算中心，“希望这些超算中心连接起来，成为真正的国家超算网络，形成全国超算资源共享的新格局。”
全球超级计算机500强榜单始于1993年，由国际织“TOP500”编制，以超级计算机基准程序Linpack测试值为序进行排名，是给全球已安装的超级计算机系统排名的知名榜单，该榜单每年发布两次。
代表“中国速度”的6家国家超算中心，你了解吗？
如今，中国超级计算机研制、创新、应用发展已经走过40年。而刚刚过去的十年，是中国超级计算机技术创新与超级计算应用创新深度融合、迈向新阶段的十年。
超级计算机(Super computer)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，多用于国家高科技领域和尖端技术研究。
超级计算机主要特点包括：极大的数据存储容量和极快速的数据处理速度，一个国家的高性能的超级计算机，是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。
从2009年起，中国已先后在天津、深圳、济南、长沙、广州、无锡建成6家国家级超算中心，现在就来了解一下。
国家超级计算天津中心是由科技部于2009年5月批准成立的首家国家级超级计算中心，由天津滨海新区和国防科技大学共同建设，国家超算天津中心不但部署着我国首台千万亿次超算“天河一号”，而且这里还肩负着我国新一代百亿亿次超算“天河三号”研发的重任。
国家超级计算天津中心构建有超算中心、云计算中心、电子政务中心、大数据和人工智能研发环境，是我国目前应用范围最广、研发能力最强的超级计算中心，为全国的科研院所、大学、重点企业提供了广泛的高性能计算、云计算、大数据、人工智能等高端信息技术服务。
目前“天河一号”已构建起石油勘探数据处理、动漫与影视特效渲染、生物基因数据处理、高端装备制造设计与仿真、地理信息处理、云计算等应用基础平台，吸引了石油勘探、影视特效制作和云计算等一批企业落户在国家超级计算天津中心附近，形成产业聚集效应。
此外，“天河一号”结合天津及周边地区产业需求，探索建立3D虚拟港口显示监控、智慧城市智能交通系统、政府集中电子政务信息系统以及对各区县和功能区的高端产业支持等。
今年7月份，在天津滨海新区举行的“纪念中国超级计算事业发展四十年暨国家超级计算天津中心成立十周年”活动上，国防科大副校长黎湘表示，围绕超级计算技术创新成果转化，天津逐步建立起从高性能芯片、自主操作系统、高性能服务器、数据库等较为完善的自主信息产业，成为高端信息技术创新、转化和引领的示范基地。
国家超级计算深圳中心于2009年11月16日正式启动建设，并在2011年建成并投入运行。
国家超级计算深圳中心(深圳云计算中心)配置国产曙光6000超级计算机系统，该系统在2010年5月经世界超级计算机组织实测确认，运算速度达每秒1271万亿次(峰值3000万亿次)，排名世界第二，该系统于2011年11月16日投入运行。
据了解，国家超级计算深圳中心有完备的基础设施、高性能计算服务、云计算服务、IDC服务以及鹏云公共服务平台。
在承担国家重点任务的同时，该中心以鹏云公共服务平台为主体，重点打造“五云一单一店”(政务云、教育云、健康云、工业云、测试云以及电子账单和云计算应用商店)，其中教育云覆盖了深圳10个区的各个中小学校，用户达35万人；健康云对接了75家公立医院，电子病历超过98万份，单月预约挂号量超过32万人次，累计放号1600万人次。
据介绍，该中心现已成为全球唯一向社会提供高性能计算、云计算和IDC等多元化业务服务的超算中心。
国家超级计算深圳中心的计算资源被广泛应用于气象预报、科研、基因测序、工业仿真等关键领域，不仅使预报高级别台风预警信号的时间从“提前2个小时”提升至“提前10多分钟”，助力深圳成为行车平均速度最快的一线城市，还成为华大基因、华强动漫、大疆创新等深圳创新标杆企业的动力引擎，堪称粤港澳大湾区的科技创新“加速器”。
据了解，由国家超级计算深圳中心所承担的国家发改委云计算重点示范工程项目，也是国内第一个超级计算云平台——深圳市城市公共服务云平台即将启动运行。
国家超级计算长沙中心于2010年10月由科技部批准组建，成为继天津和深圳之后获批建设的第三家国家级超级计算中心。
2014年11月，国家超级计算长沙中心在湖南大学正式运营。国家超级计算长沙中心采用主机采用国防科技大学“天河”超级计算设备，全系统峰值计算性能1372万亿次，全系统内存容量106TB，磁盘总容量1.43PB；围绕人工智能和大数据等新兴领域，建有“天河﹒天马”高性能集群系统，系统计算峰值能力超10PFlops (CPU +GPU)。
湖南师范大学数学与计算机科学学院计算系主任刘宏曾接受媒体采访时介绍，“天河一号”每秒40GB通信带宽，相当于1秒钟内下载5部高清电影；从仿真设计、医药研发到台风预报、能源勘测，它都有用武之地。
2019年6月13日，第10届“国际空间轨道优化大赛（简称GTOC）”成绩揭晓，由国家超级计算长沙中心“天河一号”超级计算机提供计算支撑的国防科技大学与西安卫星测控中心组成的联队（NUDT&XSCC）最终以3101分的优异成绩夺得冠军，这是中国代表队在该项赛事中首次夺冠，打破了欧美参赛队对该赛事冠军的垄断，同时也为中国赢得了下届GTOC的主办权！
自2011年试运行以来，国家超级计算长沙中心已经为气象、国土、水利、卫生、交通等公共服务部门提供了高性能的计算平台服务，主要用户达40余家，涉及科学研究、公共服务、工业产业和文化产业等领域，主机系统平均利用率处于国内超算中心的中上水平。
国家超级计算济南中心于2011年10月27日在济南正式揭牌，该中心由山东省科学院建设、运营和维护。
国家超级计算济南中心建有中国首台全部采用国产CPU和系统软件构建的千万亿次计算机系统，标志着中国成为继美国、日本之后能够采用自主CPU构建千万亿次计算机的国家。
2011年10月，经国家权威机构测试，国家超级计算济南中心的神威蓝光超级计算机系统持续性能为0.796PFlops(PetaFlops，千万亿次浮点运算/秒)，LINPACK效率为74.4%，性能功耗比超过741MFlops/W(百万次浮点运算/秒·瓦)，组装密度和性能功耗比居世界先进水平，系统综合水平处于当今世界先进行列，实现了国家大型关键信息基础设施核心技术的“自主可控”目标。
自成立以来，国家超级计算济南中心在海洋科学、信息安全、电子政务、气候气象、工业设计、生物信息、航空航天、智慧城市及科学计算等领域已形成一系列重大应用，产生一批世界领先的科技成果，发展省内外用户单位四百多家，提供5000多批次的计算和模拟仿真服务，超级计算机资源平均利用率在70%以上，为国家经济建设、国防安全和社会经济发展贡献力量。
2018年8月，神威E级超算原型机在国家超级计算济南中心完成部署。2019年5月，国家超级计算济南中心科技园启用暨战略合作签约活动在济南举行，这一国际首个超级计算科技园区宣告开园启用。
2014年6月29日，国家超级计算广州中心应用推广大会在广州召开，科学技术部副部长曹健林向广州超级计算中心授予了“国家超级计算广州中心”和“中国（广州）计算科学服务中心”牌匾，这标志着广州跻身国家级超级计算中心行列。
国家超级计算广州中心业务主机——“天河二号”超级计算机系统是国家十二五863计划重大项目的标志性成果。
自2013年研制成功以来，“天河二号”以峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次、能效比每瓦特19亿次双精度浮点运算的超强性能，在超级计算机500强排行榜上连续六次排名世界第一，成为世界超算史上第一台连续六次夺冠的超级计算机，打破超算领域世界纪录；同时在更能代表实际应用性能的HPCG排行榜上获得了自该榜单设立以来的“五连冠”。
自2013年成立以来，国家超级计算广州中心与一批企事业单位在气象预报、新能源、新材料、生物医药、节能环保、新文化产业方面展开深入合作。
例如，广州市气象局与国家超级计算广州中心合作搭建的基于“天河二号”的3公里、1公里分辨率气象预报系统已上线开始业务运行，在我国率先实现超算技术在民间气象预报行业的应用，显著提高了广州市气象局精细化数值预报系统的计算时效：华南3km数值模式系统（空间网格数913′513′65，预报时效72小时）的计算时间从114分钟缩短到56分钟；
广东省1km精细化数值模式系统（空间网格数1201′901′65，预报时效6小时）实现了逐12分钟的滚动订正预报。
广州市气象台副台长廖菲接受采访时表示，国家超级计算广州中心为提升气象预测运算速度，为突发性强天气的预警预报提供了重要的预报技术支撑。
在生物医药业领域，“天河二号”上开展了面向埃博拉病毒和寨卡的虚拟药物筛选，一天内可以完成世界上已知结构的4200万小分子化合物的筛选工作，这是国际上目前最快的已知化合物筛选，为针对未知突发性病毒的快速虚拟药物筛选提供了有效手段。
2016年6月20日，江苏省科技厅联合无锡市政府在无锡举行“神威·太湖之光”超级计算机新闻发布活动，同时启动国家超级计算无锡中心。
国家超级计算无锡中心由清华大学管理运营，其核心设备——“神威·太湖之光”是世界上首台峰值运算性能超过每秒十亿亿次浮点运算能力的超级计算机，该运算系统全面采用了由国家高性能集成电路设计中心通过自主核心技术研制的国产“申威26010”众核处理器。
值得一提的是，“神威·太湖之光”是我国第一台全部采用国产处理器构建的世界排名第一的超级计算机。
在2016年全球超级计算大会上，基于“神威·太湖之光”的“千万核可扩展全球大气动力学全隐式模拟”应用项目获得国际高性能计算应用领域最高奖——“戈登贝尔奖”。
据了解，这是我国超算应用团队近30年来首次获得这一有着“超算应用诺奖”之称的全球最高奖。
在2017年11月举行的全球超级计算大会上，由清华大学地球系统科学系80后副教授付昊桓带领团队完成的“非线性大地震模拟”，获得国际高性能计算应用领域最高奖“戈登·贝尔”奖。
这是基于“神威·太湖之光”超级计算机的应用第二次拿下该奖。同时，“神威·太湖之光”超级计算机以每秒12.5亿亿次的峰值计算能力以及每秒9.3亿亿次的持续计算能力，再次斩获全球超级计算机排名榜单TOP500第一名。
国家超级计算无锡中心依托“神威·太湖之光”计算机系统，面向生物医药、海洋科学、油气勘探、气候气象、金融分析、信息安全、工业设计、动漫渲染等领域提供计算和技术支持服务，为我国科技创新和经济发展提供平台支撑。
“超级计算机已成为体现国家创新能力的国之利器。”
科技部高新司副司长梅建平在7月份天津滨海新区举行的“纪念中国超级计算事业发展四十年暨国家超级计算天津中心成立十周年”活动上表示，下一步中国将研究建设完善国家超算基础设施，从全国一盘棋来设计和整体布局，支持在重点区域建设国家级超算中心，“希望这些超算中心连接起来，成为真正的国家超算网络，形成全国超算资源共享的新格局。”
据了解，国家超级计算郑州中心近期获得科技部批复筹建，成为中国第七个国家级超算中心，这也是科技部出台认定管理办法后批复筹建的首家国家超级计算中心。
来源丨综合报道
编辑丨阿佼
数往未来 博览世界 会天下英杰