5月30日，2022年全球超算Top500名单公布，来自美国的Frontier（前沿）e级超算，以超过第二名两倍多的运算速度，夺得世界第一。

在这份榜单的前十强中，只有两台中国超算，分别排在第6和第9名，让很多关心超算的人感到诧异，要知道在前几年，中国超算不仅实现霸榜，而且在前十还占多数。

现在不仅让美国Frontier超算登顶，而且算力比第二名到第八名全加起来还强。差距如此巨大，让很多人感到困惑：我们超算还能重新崛起吗？

今天就来聊下美国的Frontier实力到底怎么样，以及中国超算的奥秘

“国之重器”

最早在1929年，《纽约世界报》就提出了超级计算机的概念，指的是能够辅助人类进行大规模数据运算的机器。

从结构上看，超级计算机与普通计算机的结构其实大同小异，最大的不同，就是超级计算机的运算速度远超个人计算机。

超级计算机从诞生之日起，就与国防安全密切相关。

世界上第一台电子计算机，就是为武器研制而生的。二战时期，美国军方急需一种运算速度飞快的计算机，用来计算复杂的炮弹弹道问题。世界上第一台计算机，就这样在硝烟味中诞生了。

之后，计算机也从未远离武器研发的工作。计算机超强的运算能力，很快就被运用到核武器的研制工作中。靠着世界上最快的运算工具——计算机的帮助，美国第一个掌握了核武器。

到了1960年代，新中国研制氢弹的时候，也曾用过电子计算机进行模拟实验。借助当时国内最先进的两台计算机，我们的氢弹研制工作节省了大量的时间。从第一颗原子弹爆炸到研制氢弹成功，我们只用了两年零八个月，速度之快，是绝无仅有的。

除此之外，通过超级计算机，我们甚至还可以在一定程度上“预测未来”。

通过超算模拟出整个地球的大气环境，研究甚至是预测气候变化，已经是一项非常成熟的应用了。小到每天的天气预报，大到台风路径预测，都离不开超级计算机的参与。

除了气候研究和武器研制方面的需求，超级计算机在诸如飞机制造、新药研发、材料科学等等领域，也在大展拳脚。

c919飞机研制的时候，就曾经借着“天河一号”超级计算机的帮助，花了三个月时间，进行了全尺寸的气动模拟。

并且，随着技术的发展，各种导弹和战斗机的研制工作，对计算能力的需求更是飞速上涨，超级计算机已经成为必不可少的硬件要求了。

所以，超级计算机可以说是当之无愧的国之重器，是一个国家科技、经济实力的象征，是关乎国防安全，气候监测的大杀器。

此次登顶的美国Frontier（前沿）超算，运算速度已经达到了每秒110.2亿亿次，相当于全世界70亿人，用计算器不间断运算上百年。这是全球首台，运算能力达到每秒上百亿亿次的计算机，在它之前，占据榜首长达两年之久的日本“富岳”号超算，每秒的运算能力不过41.5亿亿次。

更让人惊异的是，具备如此强大运算能力的同时，Frontier的功耗只有20多MW，远低于e级超算要求的40MW上限。所以，Frontier还同时夺得了，以单位能耗排名的“绿色超算”500强榜首。

在运算速度和能耗两个方面，同时取得如此巨大的突破，美国的Frontier超算可以说是实至名归的世界第一。在超算领域接连被中国和日本击败之后，美国终于在e级超算上扳回了一程。

那么，我们的超算又发展到哪一步了呢？

艰难发展的中国超算

在新中国建立之初，西方国家对我们进行了严密的技术封锁，电子计算机技术更是重点关注。1958年，我们才从苏联取经成功，制造出中国第一台电子计算机，每秒的运算速度只有2500次。

到了1965年，为两弹工作创下汗马功劳的两台“功勋计算机”，运算速度也不过每秒5万次。这是什么概念呢？同时期的美国，IBM已经研制出了世界上第一台每秒百万次运算速度的大型计算机，这是整整二十倍的差距。

1970年代的中美蜜月期，我们花了大力气，辗转从国外进口了一台大型计算机，用于处理石油勘探过程中的大量数据。

但是，这台花了大价钱买来的计算机，我们却不能说了算。

欧美企业不仅要求，这台计算机只能用于石油地质构造的模拟计算，而且还要求计算机必须放在玻璃房子里，使用的过程需要全程受监视。他们甚至还从总部派了一个人来，美其名曰运维工程师，专门负责操作这台计算机，掌握机房钥匙，不让中国人靠近。

后来中国最大的超算供应公司中科曙光的总裁，在回忆这段过去时直言，“玻璃房的故事”是我国计算机行业的耻辱。

但这个耻辱也激励了一代中国计算机科研人员，铆足了劲要研制出中国自己的超级计算机。

“银河”巨型机项目总指挥慈云桂带队调研时，石油部门某勘探所所长指着立在大厅中央的机器说，这是美国高价卖给我们的那台落后设备，还有一大堆附加条件。一是为机器修建一间专门的机房，二是使用维修人员必须由美国公司派遣，三是中方人员严禁入内，计算数据只能交由美方人员处理。

在旧中国，外国人设立租界，高悬“华人与狗不得入内”的警示牌，但新中国成立二十多年了，中国土地上竟然还有禁止中国人入内的地方。慈云桂热血涌到头顶，心中仿佛刀扎一般，在第二次巨型机研制论证会上，他掷地有声地说：“今年我刚好六十岁，就是豁出我这条老命，也一定要把咱们自己的巨型机搞出来！”

1983年，中国第一台每秒运算一亿次的大型计算机，银河一号研制成功。

因为技术上的落后，银河一号的焊点，都是靠科研人员手工焊制的。但就算是这么落后的条件，这么艰难的任务，那些老前辈们依然做到了，全机250多万个焊点无一虚焊。

为此，我们也付出了巨大的代价和牺牲。银河项目总设计师兼总指挥慈云桂，繁重的研制任务严重损耗了他的身体和精力，1983年银河一号研制成功后就退居二线，不久就因积劳成疾不幸病逝。

还有一些中青年科研骨干，在银河一号研制期间就英年早逝，例如49岁的钟士熙教授、43岁的蹇贤福副教授、41岁的王育民副研究员等等。有人做过统计，在岗牺牲的科研人员数量，甚至能够组织起另一支银河项目研制队伍了。

让我们向这些英雄致敬，正是凭借着他们的努力和牺牲，中国才能成为世界上少数能够研制超级计算机的国家。

之后，我们又采用引进、消化、吸收、再创新的方式，从国外引进了一批先进的技术，在1993年研制成功运算速度每秒6.4亿次的“曙光一号”

进入新世纪，随着我国电子工业的迅速发展，超级计算机的运行速度以火箭般的速度提升。

2002年，我国首台达到万亿次运算速度的超级计算机——深腾1800诞生。2010年11月，“天河一号”以每秒2500多万次的运算速度，登顶世界超级计算机排行榜的榜首。

中美日三国超算军备竞赛

在中国2010年夺得世界超算500强榜首之后，原本轮流坐庄的美日两国也加大了在超算领域的投入，之后的十年里，中美日三国接连夺得超算冠军。而最近几年争夺的焦点，逐渐集中到了谁能率先造出功率在40MW以下，运算速度超过每秒100亿亿次的e级超算。

日本首先发力，不惜大手笔投入，花了约10亿美元，打造了曾经世界最快的超级计算机——“富岳”号。这个预算价格，足足是天河二号的十倍，神威·太湖之光的五倍。

富岳也因此夺得了四项世界第一，更是以每秒41.5亿亿次的运算速度，首次摸到了e级超算的门槛。

日本媒体曾不无得意地说到，富岳的诞生，说明日本已经在下一代e级超算的竞争中，处于领先水平。

日本之后的计划，是在富岳的基础上进行升级，将0.4e级的富岳，真正地建成e级超算。

而美国更是财大气粗，总共投入约18亿美元，同时推动三台e级超算的建造。其中进度最快的，就是这次登顶超算500强的Frontier（前沿）。除此之外，还有融合了人工智能技术的“极光（Aurora）”；野心勃勃，号称运算速度要达到2e次每秒的El Capitan。

在富岳横空出世的时候，中国的e级超算也早已提上了日程，而且我们的计划，也是一次性上马三台e级超算。

这主要是因为，现今主流的超级计算机，有三条不同的路线，分别是以日本富岳为代表的，采用ARM架构的路线；以“神威·太湖之光”为代表的，采用众核异构的路线；以及中国在“天河一号”率先开创的，CPU+GPU架构路线，顺便说一句，这次屠榜的“前沿”，采用的就是这种架构。

这三条路线各有各的优势，适合不同的应用场景。比如说采用ARM架构的超算，在ai和云计算领域更有优势；采用CPU+GPU路线的超算，更擅长处理图片信息，同时能耗更低，也更加灵活。

前面说过，我们目前对超算有着近乎无限且多样化的需求，并且这三条路线都有其独特的发展价值。

所以，我们新一代的e级超算，自然是同时发展三种路线，“我全都要”了。

这三台超算，分别是“天河二号”的后续工程——“天河三号”；神威·太湖之光后续的神威·海洋之光；以及全新的曙光超算。这三台超算都是以e级超算为目标打造的，并且在2018年10月，就已经完成了原型机的交付。

既然如此，为什么这次屠榜的是来自美国的超算？

封锁与韬光养晦

其实，在世界500强消息刚公布的时候，就有外媒表示，中国起码在一年前，就已经造好了世界首台的e级超算，甚至已经投入了运用。

空穴来风，必有其因。在今年4月，就有中科大在新一代神威超算上进行大气模拟实验的消息。种种迹象都说明，中国的e级超算或许早已完工。

那为什么公布的超算500强榜单里，没看到中国的e级超算呢？

这主要有两个原因：

第一个原因，就是我们已经不需要超算500强的排名来证明自己了。

2010年，我们的“天河一号”首次夺得世界超算第一的桂冠。

2013年，我们的天河二号以每秒近3.4亿亿次的运算速度，再次成为世界第一，直到现在，天河二号都排在世界第九。

2013年之后，在天河二号和神威·太湖之光接力之下，我们更是蝉联世界超算冠军长达五年。

并且，2017年之后，在世界超算500强名单上，我们一直牢牢占据着总数第一的位置。2019年，我们有228台超算入围世界超算500强，第二名的美国，只有117台。

我们的超算技术，已经不需要什么排名来证明了，所有人都知道中国的超算技术，已经是世界顶流。就好像今年，南京大学、中国人民大学等双一流高校，相继宣布退出世界大学排名。随着我们科技水平的发展，我们很多方面取得的成就，已经得到了世界公认，不再需要所谓的排名来证明自己。

第二个原因，是为了规避美国的封锁与制裁。

2015年，当天河二号横空出世，霸榜世界第一超算的时。美国突然宣布对中国实施超算芯片禁运，导致采用了英特尔“至强”芯片的天河二号，升级计划直接夭折。

在我们采用自主研发芯片的“神威·太湖之光”，再次夺得了世界第一超算的宝座后。美国更是变本加厉，把七家中国超算中心和成都申威芯片公司，都加入了实体清单，享受到了华为、商飞和大疆同等的待遇。

虽然制裁之后，我们的超算芯片已经都是自研的了，但是，我国的芯片产业还不够成熟，部分加工生产企业还需要用到美国的技术产品，比如光刻机等。

所以，外媒推测，为了避免美国的制裁再加码，影响到我们超算未来的制造或升级。

我们的超算虽然已经建好，但是并没有参与500强排名，这既是科技自信的提升，同时也是韬光养晦的智慧。