超级大国的秘密武器 解密超级计算机真实用途

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2018-12-04 03:23:51

根据“世界超级计算机500强榜单”2018年11月发布的半年一次的最新评估结果,中国国内超级计算机安装数量是美国的两倍多,中国安装了227台,美国则为109台。更重要的是,中国大规模生产的超级计算机在全球范围内的销量大幅提升,还“返销”至美国本土。

报道还称,中国著名的超级计算机科学家钱德沛最近设定的目标是,要打造中国首批浮点运算速度峰值达每秒百亿亿次的超级计算机,目前三台原型机——“休康”、“天河”和“神威”已经就位,预计将在2020年或2021年投入运行。

而美国在建的此类设备只有一台,那就是目前位于橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory),由美国能源部负责研制的超级计算机。不过,这台超级计算机是目前世界上最快的超算设备。

这种你追我赶的现象不是一场竞赛。事实上,这是继“星球大战”之后,又一个以增强国力为目的的项目。

现存的很多资料貌似都绕过了超级计算机的真实作用——特别是在军事上的运用。根据美国《科学》(Science)杂志透露,美国早在几十年前,就开始用超级计算机来模拟爆炸。

在超级计算机并未诞生的年代,“模拟爆炸”曾经真实存在于各个拥有核武器的国家里。就在冷战期间,一朵朵蘑菇云在几个大国中轮番出现,它们是一个国家国力的证明。但在1992年,时任美国总统的老布什(George Bush)签署了一份为期9个月的核武器试验暂停令之后,美国人开始考虑用一种新的方法来证明自己武器的安全可靠——由于科学家长期以来是基于理论模型对这些炸弹进行测试,对炸弹的物理性质了解并不完整。现在他们需要去预测,衰变的放射性元素会如何改变这些陈旧的武器的性能。

现在,核武器的设计者再一次开始试图发起新的科技变革。美国花费了一万亿美金去更新它的核武器库,同时还花费了超过数十亿的美金来推动超级计算机的发展。计算机发展带来的一场新竞争又开始了,同时还给美国带来了新的竞争对手:中国。

两个大国都在竞争建设第一台具有人脑计算能力的机器,它的出现会同时推动天气预报和医疗的发展。但是就像在过去的20年中一样,这些新技术会为它真实的目标服务:翻新和维护人类所持有的核炸弹。

1996年,美国计算机芯片制造企业英特尔为美国政府制造了第一台以民用计算机零件开发的超级计算机“ASCI Red”,这台设备首次突破了万亿次浮点运算门槛,实现了每秒一万亿次计算。4年后在美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室,由IBM制造的ASCI White超过了ASCI Red。

之后的十年,超级计算机不断发展。美国和日本的国家实验室相继吹嘘自己拥有了世界上最快的计算机,直到2010年中国突然取得了领导地位。一台中国制造的超级计算机——神威太湖一号横空出世,它几乎可以击败美国武器实验室里所有机器的总和。

这对于美国来说,就像几十年前有国家抢先发射了人造卫星。

这也是为什么两个大国在下一代超级计算机发起竞争,也就是百万兆级别计算机。这样的计算机每秒可以完成百亿亿次的计算。2021年左右,中美两国都有可能成为第一个上线百万兆级别计算机的国家。

  • 作为国家科研实力的一部分,各国从未停下过对于超算领域额角逐,中国超算“神威”的运算能力目前位列世界第二(图源:VCG)
  • 超级计算机的真实用途可能是在军事方面,模拟核爆就是其中一个最重要的功能(图源:VCG)

在过去的5年里,世界超级计算机500强的名单展示了一个令人担忧的趋势:超级计算机的发展速度没有想象中那么快。现在,它的发展速度已经跟不上核武器科学家和研究者需求——科学家已经有需要百万兆级别的计算机才能解决的问题。

百万兆级别的超级计算机堪称是一把双刃剑,如前文所述,它即有可能被运用在气候学和医学方面,模拟人体内流经全身的血流或地球上复杂的洋流,也可以帮助大国制造出威力更强的军事武器,而最重要的是,这些武器的研发不会对人类的环境和人类自己产生不可避免的灾难。

科学界有一种声音认为,核武器的试爆不一定是一方国力的彰显,而是能够提升人们生存的几率。核炸弹历史学家Alex Wellerstein说,通过用超级计算机模拟核爆,人们能估算出这场爆炸会对真实世界产生什么影响。

非营利性智库兰德公司(RAND Corporation)研究了核攻击对真实世界的影响的时候,他们发现其余波影响远大于伤亡事故:假如在洛杉矶长滩附近港口引爆一颗150千吨级的炸弹,不仅能瞬间夺去将近6万人的性命。紧接着,还会发生混乱:有6百万人逃离洛杉矶,全球的航运需要寻找新的路线,保险公司破产,美国西海岸需要寻找新的汽油来源。

这就是超级计算机真正的价值:在没有硝烟的战场上,世界末日不断上演,为了避免这一切,人类需要用科学和理性的思维,考虑战争的意义所在。

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撰写:乔克

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