央廣網北京9月1日消息 超級計算機是指能夠執行一般個人電腦無法處理的大量資料與高速運算的電腦。超級計算機是各國競相角逐的科技制高點，也是國家綜合科技實力的體現。中國的天河一号、天河二号、神威·太湖之光，都曾經登上過Top500（全球最強的500台機器）排行榜的榜首。

超級計算機的“超級”體現在哪些方面？超級計算機跟我們的生活有什麼關系嗎？中國的超級計算機到底有多強？人工智能計算機都能完成哪些不可思議的工作？

中國之聲、央視頻攜手中國科協青少年科技中心，推出全媒體科普欄目——大師課堂《科學家講科學》。20位院士名家暢談熱點事件，為公衆科普答疑。

本期中國工程院院士、清華大學計算機科學與技術系鄭緯民教授，通标協數字文化産業聯盟專家委委員包冉，和大家一同了解超級計算機的強大能力。

超級計算機“超級”在哪裡？

超級計算機是具有強大算力、功能支撐的計算機，能夠運行一般電腦難以處理的龐大數據和計算程序。而超級計算機的“超級”主要體現在算力、功能、能耗等方面。

“大”是大家對超級計算機的直觀印象。鄭緯民院士介紹，超級計算機算力強，功能也很強，與之相伴的體積也不小。超級計算機的機櫃就相當于我們大冰櫃一樣，幾十上百個機櫃共同組成超級計算機。

超級計算機也需要“超級”散熱。數量多且龐大的機櫃同時還包括很多存儲機櫃、IO機櫃以及互聯網機櫃，這麼多機器同時在一間房間裡運轉，它們所需要消耗的能量和散發的熱量都超出我們的想象。

鄭緯民院士表示，超級計算機的芯片工作得很頻繁，工作頻率也較高，發熱是不可避免的。過去主要采用風扇散熱，現在采用的是水冷散熱，保證了超級計算機的計算效率。

包冉提到，也正是由于超級計算機的種種特性，現在很多超級計算機集群都偏向于選址在高原、海邊、湖邊，方便超級計算機機櫃的散熱。

超級計算機離我們生活有多遠？

超級計算機是體現綜合國力的一個方面，如此“大國重器”在我們日常生活中其實也有諸多應用。

超級計算機目前廣泛應用于天氣預測領域，我們平常看《新聞聯播》之後的天氣預報其實就是由超級計算機的龐大算力在支撐。

鄭緯民院士表示，天氣預報非常講究時效性，超級計算機的計算過程非常迅速，高性能能夠發揮重要作用。“我們算明天下雨不下雨，普通計算機算得比較慢，一禮拜後才能算出來，那就沒用了。”

除了天氣預報，超級計算機在電力領域也應用廣泛。鄭緯民院士表示，電網某一個地方出了問題就會影響全局，因此我們要做一個數字系統，找到哪個地方電氣故障、哪個地方發電廠出問題，這都需要算力支持。

天氣預報和電力系統都是我們切身能感受到的，超級計算機也在其他我們不能直觀感受的領域默默作出貢獻。鄭緯民院士介紹，超級計算機在生物制藥、航空工業等領域發揮作用，例如設計制造飛機，需要超級計算機進行數字風洞的模拟試驗。

包冉同時也表示，凡是能利用到大數據和超級複雜的數據模型的領域，其實全都用得到超級計算。例如涉及國家數據安全和用戶數據隐私的互聯網企業，都和我們生活密切相關。

中國的超級計算機到底有多強？

目前超級計算機水平領先的國家包括美國、中國、日本、歐洲，我們國家已經形成了天河、曙光、神威等系列的超級計算機集群，目前已達到世界先進水平。

中國超級計算機很強，但水平具體強在哪裡還需要我們進一步挖掘。鄭緯民院士介紹，我們國家天河一号、天河二号、神威·太湖之光這三台機器曾經是Top500裡的第一名，也就是說我們國家曾經有三台機器是世界最快的機器。

鄭緯民院士提到，還有一個IO500一年舉辦兩次，也是世界超算的重要賽事與排行，“正好上次去參加比賽，我們把所有項目的冠軍都拿來了”。

2015年4月9日，美國商務部決定禁止向中國4家國家超級計算機中心出售“至強”（XEON）芯片。在此之後，中國超級計算機的芯片逐步做到了國産替代。鄭緯民院士表示：“從芯片開始都自己做的，一直做到天河、曙光、神威三類機器曾經都得過世界第一。”

芯片并不是影響它性能的唯一因素。鄭緯民院士提到，芯片是一個最基本的組成部分，但系統結構、軟件問題同樣至關重要。包冉表示，這恰恰是一個彎道試車和超車的機會，可能我們國産芯片确實比國際上的水平還有差距，但我們做的是一個超級計算集群。

人工智能計算機的“超級大腦”能做到什麼？

天河、曙光、神威等系列都屬于傳統超級計算機，而近幾年出現一類叫人工智能計算機的超級計算機，這類超級計算機被專門用來處理人工智能問題。

鄭緯民院士介紹，人工智能計算機有三大類應用，第一類是圖像檢測，第二類是智能決策，第三類是自然語言處理。

人工智能計算機在圖像檢測領域應用十分廣泛。例如我們生活中随處可見的公共攝像頭，它們拍攝後的大量圖像視頻需要人工智能計算機進行處理，包括人臉識别、國家安防、自動駕駛等具體應用，這類應用不需要很大的計算機。

智能決策也是人工智能計算機的重要運用。鄭緯民院士提到，幾年前的“阿爾法狗”和人下圍棋就是智能決策的直觀應用。這類應用也不需要很大的計算機，在強化學習方面做得很好，并且也實現了項目落地。

自然語言處理不同于圖像檢測和智能決策，它需要很大的計算機進行算力支撐。鄭緯民院士提到，人工智能計算機在自然語言處理方面很多具體應用，其中包括語言翻譯、自動問答、生成文本摘要等，“你給它三句話，它能寫出一個50集的電視連續劇”。

監制丨高岩

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編輯丨潘雨薇