落后的角逐:我国高性能计算机发展

导读

落后就要挨打，这是古人的遗训，而今也体现在我国的高性能计算机的发展上。毕竟，这是历史促就的局面。而作为后来的技术工程师，我们能做的，只有忍辱负重、奋起直追！

一切从模仿开始

建国初期，全国上下一片狼籍，百业待兴。而作为高科技领域的高性能计算机，则在当时的特殊的国情下，没有过多的受到政府的大力扶持。毕竟，在那个时代，解决温饱问题，才是关键中的关键。值得庆幸的是，在建国初期，我们与社会主义的老大哥苏联的关系还是比较好的。而在当时，即便是如此亲密的关系，在当时的中国，根本没有能力自己制造高性能计算机器，所以只能耻辱地花天价从国外进口机器甚至是设备管理员。并且在设备使用过程中，国外企业为了防止机器核心技术外泄，设备机房采用全透明玻璃，中国使用人员的一举一动都在外国人的监控下，最离谱的是高性能计算机的启动密码甚至机房钥匙都由外国人控制。面对着举步维艰的高科技产业的耻辱发展，1956年，周总理亲自领导了《科学技术发展十二年规划》的制定，所制定的方针原则，作为四项紧急措施之一，填补了我国计算技术学科的空白，从此点燃了中国科学技术的火种。。这也被喻为整个IT业制高点的高性能计算最早的历史渊源。

因此，在1956年，中国计算所成立，并于当年派出考察团赴苏联考察，这件开拓性的创举，标志着新中国计算机事业的开始。

而计算所在初期，没有任何经验和技术基础的前提下，只能从模仿苏联的计算机开始，在中国技术人员的艰苦攻坚下，于1958年8月终于研制成中国历史上第一台小型通用数字电子计算机“103机”，1959年9月研制成中国第一台大型通用数字电子计算机“104机”， 1960年4月研制成中国第一台自行设计的小型通用数字电子计算机“107机”，1964年4月研制成中国第一台自行设计的大型通用数字电子计算机“119机”，1965年6月计算所研制成中国第一台晶体管大型通用数字电子计算机“109乙机”，这款计算机的出现，标志着我国的计算机开始了晶体管时代，1968年12月研制成晶体管大型通用数字电子计算机“109丙机”。资料表明，尽管这台系统的计算速度只有100KFlops，即每秒10万次浮点运算，比我们35年后推出的“曙光4000A”慢了整整1亿倍，但是它却被称为中国高性能计算机史上的“功勋机”，并且为国家“两弹一星”事业做出不可磨灭的重要贡献。

1992年，我国第一台每秒25亿次的高性能计算机——曙光1000研制成功。在这台计算机诞生的第三天，国外宣布10亿次计算机对我国解禁。在2004年，曙光4000A推出，运算速度达到每秒10万亿次，这在当时排到了世界高性能计算机TOP500的前10位。而在1966年5月至1976年10月的这段漫长的岁月里，我国的大部分知识技术人才都被下放到农村，在这场文化大革命中，也在无声的拉开了我国的科技技术与世界各国的科技技术的距离。因此，曙光4000A的推出，确实难能可贵。

中国的高性能计算机技术人员，以开荒的精神，在什么都没有，什么都不了解，一穷二白的大环境下，依然抓住了历史的机遇，在与苏联关系融洽时，积极去学习与模仿，在模仿中，又努力的探寻创新与自主的突破口。并且，完成了国家交给他们的任务，为两弹的计算提供了及时的帮助。

在市场中角逐

随着世界格局的微妙变化，随着中国以崭新的姿态出现在世界人的眼前，国际金融界的大门，正在逐步的为我们打开。二十世纪八十年代以后，改革开放使国内的经济格局发生了翻天覆地的变化，使计算所也滚入市场经济的大潮。按理说，这样的开放，对于需要不断学习与交流的高科技行业来说，应该是迫切需要的，可是，开放也从经济市场的角度上，给国内落后的技术研制商敲响了警钟，带来了不可预料、无法估量的竞争压力。

所以，在可以寻找到更好的技术产品的同时，国内的政府、企业、学校对于高性能计算机的需求也一下子膨胀和井喷，相比以前，开放之后，需要的计算机系统已经可以从国外采购，国外的企业开始对中国解禁。

因此，之前国内的高性能计算机产品逐渐走下神坛，它们正逐渐被市场无情的淘汰与抛弃。在这个计划经济刚刚开始向市场经济过渡的时代，计算所正在适时的改变着自己在国内计算机领域所该扮演的角色。与此同时，在国家863计划支持下，以曙光公司为代表的中国高性能民族企业正在计算所的领导和帮助下，进行着高速的发展。2008年11月，曙光5000A以峰值速度233万亿次、Linpack值180.6万亿次的成绩再次跻身世界超级计算机前十。根据资料显示：除了计算所，国防科技大学在研究高性能计算机方面也取得了重大进展。1983年，国防科技大学慈云桂教授等专家在极其简陋的条件下，为中国研制出第一台每秒1亿次巨型计算机机系统“银河”。 1992年11月，在周兴铭教授领导下，我国成功研制出“银河II”10亿次巨型机，实现了从向量巨型机到处理并行巨型机的跨越。1997年，研制成功“银河III”百亿次巨型机，实现了从多处理并行巨型机到大规模并行处理巨型机的跨越。

但是，尽管我们的技术工程师在不断的耕耘着弥补与世界顶尖水平的差距，因为本身的先天性市场运作的不足，以及品牌意识的淡薄，加上在发展过程中外资企业的趁虚而入，国内自主研发的产品依然没有受到市场的亲赖，“买洋机器放心，买国产货等着维修”这似乎已经成为了国内企业对于高科技产品购买选择的一个信条。当然，除了以上的环境因素之外，国内的产商依然在产品质量上确实与世界一流水平存在着差距。

中国的高性能计算机企业，正在以惊人的速度缩小着与世界顶尖的差距，并且不断地刷新着高性能计算机在国内发展史上的里程碑。同时，随着不断的科技成果，企业对于市场培养的逐渐重视，我们可以看见，中国的高性能计算机，正在迈进世界一流水平的行列，我们也有理由去期待，落后的角逐终结的时代就快要来临。

众所周知，高性能计算机领域的发展好坏是衡量一个国家综合国力的重要标志，是国家实现信息化建设的根本保证。并且，这也是未来国家确保国防力量的一道重要的技术指标。 同时，高性能计算机领域的发展，还能够带动国内整体科学技术水平的进步。因此，无论落后还是挤身于世界一流，我们必须继续在科技发展的道路上继续保持高速发展。

落地的应用举例

在国内，高性能计算机起初的计算用途，除了为两弹等军工服务以外，那就是对于石油的勘探的使用需求了。在工业化时代，甚至在现如今的世界格局中，石油象征着一个国家的能源量，同时，往往因为石油产业直接关系到工业的生产，因此，石油往往代表着一个国家的工业化。俄罗斯也正是靠着天然的石油储量支持着国家的经济主体的，美国甚至为了石油，四处抢夺石油资源，巴拿马、阿富汗、伊拉克，这些战争的根源，就是石油。

而在20世纪八九十年代，中国却被外国看作是贫油大国，其实，中国不是没有石油，只是因为那时没有高性能计算机，帮助进行勘探，因此，处于有石油但是找不到的尴尬地位。于是，当时的原石油工业部物探局咬咬牙花“天价”买了一台IBM大型机，但是，花巨资引进的高性能计算机遭遇到“玻璃房子”的耻辱，买到的计算机要在别人的监控下来使用、运作，而且你还必须要为这种使用和运作付出以亿为单位的成本和高昂的后期维护费用。

所以，可以这样说，我国的高性能计算机的发展，是一种从被动式变为主动式的艰辛发展。而如今，我国的高性能计算机的应用，气象、药物、航空、航天等领域也发挥着十分重要的作用。

说到气象，这几年，由于太阳质子的运用进入到强烈期，因此，在未来的几百年内，地球将处于地震、海啸等自然灾害的频繁期。中国由于地域辽阔，东西南北跨度大，自然地域形态多，所以，成了受自然灾害非常严重的国家之一。同时，在经济方面，随着经济的高速发展，由气象灾害天气所造成的损失也理所当然地呈上升发展趋势，直接影响着社会和经济的发展。

而近年来，天气预报的精准度与及时性一直差强人意，关键还是在于气象系统的高性能计算机的滞后。因此，中国气象局武汉暴雨研究所与曙光公司进行了高性能计算机的科研合作。由于暴雨所基本定位为瞄准暴雨防灾减灾的国家目标和气象业务服务需求，开展中国暴雨的应用基础研究、应用研究和技术开发。根据资料显示，曙光针对科研的需求，为其提供了7台R4280AD和1台A950，以及一台2120FA半光纤存储（共计3Tstrong）而组建成Cluster系统，为暴雨所提供科研用高性能计算。在满足暴雨所日常的管理和监控实际要求，曙光在集群软件方面，也采用了曙光当时最新研发的曙光DCAS集群管理系统。DCAS是一种高级群集管理软件，能够通过单点控制来管理Linux/Windows系统群集。这样做，可以简化群集的管理，使其能够很方便地扩展，有助于提高系统管理员的效率。而这个管理系统采用有strongrowser/Server分布式结构、跨平台管理等特性，提供了一整套对集群系统进行并行操作、性能监控、信息获取的工具，为整体集群计算资源的统一管理构建了一个基础平台，满足了企业级集群管理所需的扩展性、可用性、可管理性和实用性等方面的要求。这样，采用DCAS，可以减轻管理员的集群维护工作，让用户将主要精力集中到所研究的课题上，有助于提高工作效率。

因此，高性能计算机的应用前景十分具有想象空间，而且与我们的生活与社会的发展息息相关。如在航空事业中对于飞行器等的多种高强度高精度的计算，在桥梁工程中关于有限元的高难度计算，等等这些，都需要高性能计算机作为技术实现的基础。