当今世界上最快的计算机是什么？

世界上最快的计算机是中国的“天河二号”

自2013年6月以来，它已成为世界上最快的超级计算机，而天河II的主导地位并没有动摇.

2014年6月23日，国际TOP500组织公布了世界500强超级计算机的最新名单. 天河二世连续第三次获得冠军，几乎是第二届美国“泰坦”的两倍. （注意: 该列表每六个月发布一次）

连续三届夺得全球超级计算机冠军最快的计算机，外界已经对这种巨大的超级计算机产生了浓厚的兴趣. 他们渴望了解该超级计算机的开发和应用的当前状态.

天河二世的诞生

天河二号是科技部“十二五” 863重大专项. 国防科学技术大学领导了研发工作. 大约300人的研发团队从2011年开始，花了两年多的时间才完成开发.

在天河2号之前，国防科学技术大学的团队在2010年研发了天河1号，并首次使中国的超级计算机占据了世界冠军的领奖台.

然而，在不到8个月的时间里，一台名为“ King”的日本超级计算机将天河1号推离了冠军宝座. 此后，美国开发的“红杉”和“泰坦”超级计算机也位居世界首位，天河一号跌至第八位.

实际上，当外界称赞天河一号为世界第一时，天河二号的发展已经悄然开始. 2013年6月，经过280多名员工超过两年的专注研发，成功开发了天河II，并迅速夺回了超级计算机的宝座. 到目前为止，“天河2号”已经连续3次成为世界上最快的超级计算机.

“当我在学校时，最烦人和骄傲的事情就是学校没电了！”毕业于国防科学技术大学的穆彤在回忆起校园生活时就这样说. 当它运行时，整个学校将失去动力. 无论您是看电视还是玩电脑游戏，您都需要接受事实，甚至本金也不例外！

牟彤指的是庞然大物天河II，这是一种具有惊人计算能力的超级计算机. 穆彤还清楚地记得，在过去的两年中，为了确保天河二号的研发，学校党委也发布了通知，呼吁全校节约用电.

“在长沙30多年的夏天，国防科学技术大学的校长，院长和学生必须对关闭空调等大功率电器的呼吁做出回应. 电风扇. ”当回想起这一幕时，穆在彤的脸上露出了一丝自豪.

现在，国防科学技术大学的新生不再能体会到这种“断电”带来的自豪感，因为天河2号已经从长沙国防科学技术大学搬到了广州超级计算中心. 未来，天河北的研发可能不会让学校的师生忍受长沙的酷暑.

天河2号能做什么？

天河二号已经开发了两年多，耗资数亿美元. 当然，如此巨大的投资最终将服务于该国的经济建设，而不仅仅是展示该国在超级计算机领域的能力有多高.

除了协助诸如月球探索项目和载人航天等政府研究项目外，Tianhe-2还逐渐用于民用领域，例如石油勘探，飞机设计与制造以及基因测序.

在“天河II”高大的黑色机柜中，安装了32,000个主CPU和48,000个协处理器，以及超过300万个计算核心. 拥有如此多的计算核心使其变得非常快.

据估计，天河II的峰值计算速度达到了每秒5490亿次，而连续计算的速度可以达到每秒3390亿次. 假设每个人每秒进行一次计算，“天河II”计算一小时，相当于使用计算器同时计算1000年的13亿人.

根据专家的说法，新车的传统研发方法通常需要进行数百次碰撞实验，并且需要两年以上的时间才能完成. 使用Tianhe II进行的模拟仅需要3到5个真实的汽车碰撞，两个月. 可以实现.

此外，天河II也可以用于娱乐行业，现在已经成为通过超级计算机制作和3D电影的趋势. 电影“阿凡达”的渲染花费了一年多的时间才能完成. 如果您使用“天河II”，则可以在短短一个月内制作出与“阿凡达”效果相同的电影.

中国商用飞机设计北京研究中心使用大约24,000个CPU内核来进行大型民用飞机的全参数空气动力学优化设计. 它在天河2号中进行了6天的计算，并在大约2年内完成了自己的计算平台. 体积大，大大提高了优化工作效率.

BGI Internet支持和开发中心负责人说，天河II具有强大的计算功能. 以500人的全基因组信息关联分析为例，BGI使用原始计算机需要1年的时间. 使用天河II只需要3个小时. 华大基因是天河一号和天河二号的大型商业客户.

据负责人介绍，华大基因使用的生物信息软件可以在天河二号上快速运行，而无需进行额外的编程；同时，天河II强大的计算能力可以快速满足BGI的庞大基因. 数据分析所需的计算资源节省了大量分析时间.

到目前为止，在短短的几个月内，广州国家超级计算中心的天河二号已为120多个用户提供了300多种典型应用计算.

更重要的是，像天河II这样的技术实际上可以被复制. 根据天河二号的首席设计师卢宇通的说法，天河一号和天河二号技术可以在用户可以定制的小型“小型天河”超级计算机上使用. “在2010年成功开发了天河一号之后，实际上，到2012年，已经推广了11套类似'小天河'的系统. ”

能源消耗困难: 天河二号每年消耗数亿

从当前的天河二号的角度来看，计算节点的能耗约为18 MW，加上冷却系统的总体能耗超过20 MW. 如果正常运行，天河二号的年电费将超过一亿元，年耗电量约为两亿千瓦时.

对于外界对天河II高功耗的疑问，中国科学院计算机架构国家重点实验室研究员张云泉表示，尽管天河II的绝对能耗目前很高，外界应该看到它. 性能也很高.

张云泉意味着外界也应该注意这一点: 天河II在单位能耗内实现了更快的计算速度.

目前，天河二号的计算能耗约为每秒1.90万亿次兆瓦，仅次于“泰坦”和“红杉”在计算能力上排名第二和第三，但远远高于排名. 日本排名第四的“京都”为每兆瓦0.83万亿次，也高于排名第二的“米拉”，为兆瓦每秒0.92万亿次.

“ Titan”和“ Sequoia”的计算能耗比率分别为1.95万亿次/秒兆瓦和2.17万亿次/秒兆瓦. 计算能耗率比天河二号略高.

作为当今世界排名第一的超级计算机，天河II的理论峰值性能超过每秒5000亿次，但在未来要达到的每秒100亿次的目标之间仍然存在很大差距.

目前，天河二号拥有10,000多个计算节点. 将来，计划将节点数增加到30,000，甚至50,000. 但是，随着节点数量的增加，管理和能耗问题也将变得显而易见.

“如果当前的趋势以这种方式继续增加，那么超级计算系统每秒100亿次的功耗将达到400 MW，这绝对是不可接受的. ”张云泉说，国际公认的每秒100亿次. 秒的超级计算标准是功耗必须控制在20兆瓦以内.

“实际上，这要求未来的超级计算系统能够在体系结构，硬件，软件和制冷方面进行创新. ”张云泉说.

超级计算的问题: 缺少应用软件

计算能力的不断提高是一个重要的课题，但应用超级计算机显然更为重要.

中国已经连续四年获得超级计算机的称号，但是根据国际TOP500组织今年6月发布的最新TOP500榜单，美国仍然是超级计算机数量最多的国家.

在前500名名单中占据233个席位；中国有76台超级计算机进入了最新的500强榜单，排名世界第二. 第三至第六位是日本，英国，法国和德国.

目前，中国的国家超级计算中心主要包括天津中心，济南中心，长沙中心，深圳中心和广州超级计算中心. 这些超级计算中心承担了超级计算的推广和应用任务.

据业内人士透露，按照运行时间，国内超级计算中心的资源利用率一般在70％以上，有的甚至超过80％. 相比之下，国外超级计算中心的利用率一般在60％左右.

但是，由于软件开发和应用支持，家用超级计算机的资源利用率很低.

上海超级计算中心主任吴自力在2012年表示，上海超级计算中心有200万亿次计算，但是只有20-30％的计算任务可以扩展到10万亿，而20-30％的计算能力计算任务可以利用的少于2万亿次. 由于应用程序问题，实际上没有使用许多计算资源，从而造成了一些浪费.

对于后向应用问题，国家863计划“ 863高性能计算机及其核心软件”重大项目组负责人钱德培教授指出，其主要原因有三个: 中国发展超级计算机业务的时间仍然很短. 第二，缺乏超级计算人才. 第三，中国的软件开发系统存在问题. 由于盗版等因素，没有人愿意开发的应用程序.

当时，根据他的说法，“十一五”期间，国家在超级计算机项目上投入了9.4亿元，但应用开发的实际成本还不到1亿元. “应用程序瓶颈是一个过程问题，这个问题将持续很长时间. ”

浪潮集团高性能服务器产品部门总经理刘军认为，家用超级计算机的发展速度超过了应用和人才的增长速度，导致超级计算机硬件和应用软件之间的巨大差距. 正是这种鸿沟的存在最快的计算机，使国内企业和机构对培训人员和开发超级计算机的应用程序具有更大的紧迫感.

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