决战崛起

编者按：

超级计算，是现代科技发展领域中支撑起现代科技大厦的一根重要支柱，是国家科技竞争力的重要标志。从国家安全战略领域到人们日常生活，都离不开超算技术的支撑。超级计算机，是名副其实的“国之重器”。本刊从国防科技大学出版社《决战崛起——中国超算强国之路》一书中节选了部分章节，展现中国超算早期艰难的崛起之路，以此向中国超算全体科研人员致敬。

让美国总统惊讶

2010年11月17日，国防科技大学计算机研究所研制的“天河一号”二期系统，在世界超算500强排名中荣登榜首，中国人自鸦片战争以来第一次登上世界科技竞赛最高领奖台！

2013年6月17日，在德国莱比锡召开的第41届国际超级计算大会上，“天河二号”王者归来，再夺世界桂冠！此后，“天河二号”连续五次夺得世界桂冠。

站在世界超算之巅，沿着“天河”溯流而上，伫立在“天河”源头的是一群年轻军人。

“天河一号”横空出世后，奥巴马多次提到它。

此前，他在一次演讲中说：“不久前，中国造出了世界上速度最快的高速列车，现在中国又造出了世界上计算速度最快的超级计算机。”

奥巴马对“天河一号”念念不忘，并非杞人忧天。

美国计算机技术的兴起与发展，始终与事关国家安全的国防事业密切相关。

世界上第一台数字计算机ENIAC研制计划，就是因为美国研制先进火炮需要一台“计算速度比炮弹飞行速度还要快”的计算机而启动的。而现代计算机理论奠基人、“计算机之父”冯·诺依曼，则是为了解决战略武器研制中的数学问题而加入ENIAC研制行列，并由此开始了其计算机科技创新的人生事业。

第二次世界大战期间，享有“世界数学奇才”之誉的冯·诺依曼，是美国曼哈顿计划的高级顾问，负责研究战略武器的数学问题，需要大规模科学计算，他为此绞尽脑汁，却苦无良策。

冯·诺依曼在阿伯丁火车站与计算机专家戈德斯丁相遇。不久，冯·诺依曼在戈德斯丁的安排下与ENIAC研制负责人埃克特和莫奇利见了面，并进行了深入交谈，随后担任了ENIAC计划的顾问。在与冯·诺依曼的讨论中，莫奇利、埃克特及小组其他成员对ENIAC计算机新型号研制产生了新的想法，逐步形成了“存储程序计算机”、二进制等一系列计算机基础理论。冯·诺依曼将这些理论成果整理发表后，在计算界引起巨大反响。这些理论成果，为ENIAC成为人类第一台实现科学计算的计算机作出了关键性甚至是决定性贡献，并为以后计算机结构技术的发展奠定了理论“基石”，也为冯·诺依曼赢得了“计算机之父”的美名。

此后，美国的计算机技术与国防科技就形同一对“孪生兄弟”，亦步亦趋，形影相随：国防科技对科学计算的强劲需求，牵引着计算机技术迅猛发展;不断飞跃的计算机技术，强力助推着武器装备快速更新换代。而在计算机技术跨入以大规模超级计算为特征的超级计算机时代后，美国有关人士则公开宣称：“我们的超级计算机主要用于战略武器研究。”

众所周知，采用实爆实射方法研制战略武器，会造成很大的环境破坏并面临巨大的国际压力，运用超级计算机进行战略武器模拟试验，则可以很好地规避这些问题。这些年来，美国在内华达州地下进行的多次模拟试验，就是将这种实验室里得出的数据和以前很多试验得出的数据综合起来，运用数学模型进行分析，得出的参数与通过实爆实射的效果基本相同。从这个意义上说，他们的超级计算机水平有多高，战略武器研制水平就有多高。

此外，超级计算机的第二大用途，就是用于航天、航空领域的科学计算。美国之所以拥有世界最先进的导弹、卫星和飞机，其领先的幕后推手便是超级计算机。比如，美国波音公司60%～70%的研发工作，都是通过超级计算机的科学计算完成的。

超级计算机还可以进行精密的作战模拟，它可以根据现实情况预设成千上万种作战方案，然后通过计算和分析得出最优方案。运算能力越强，可以预设的作战方案越多，计算也就越快，分析结果也就越接近实战。

美国甚至将超级计算机直接用于作战。第一次海湾战争中，伊拉克向沙特阿拉伯首都利雅得发射了数十枚“飞毛腿”导弹，但绝大部分在利雅得上空遭到美国“爱国者”反弹道导弹拦截。一时间“爱国者”被人们奉为“战神”。其实真正的“战神”是“爱国者”背后的超级计算机。“飞毛腿”刚刚在伊拉克基地点火升空，美国卫星马上就能捕捉到它的飞行轨道，并迅速把有关参数传送到位于美国本土的超算中心，超级计算机只需三至五秒便算出“飞毛腿”飞到利雅得上空的时间、轨道及“爱国者”迎击的时间、方位等参数，并将这些参数传送到战区，布置在利雅得郊外的美军反弹道导弹部队只要按照这些参数操纵导弹，便能准确命中目标。

可以说，当今美国已将超级计算应用到军事领域的每一个角落。

关于超级计算机的地位作用，国际TOP500排行榜编撰人之一、美国田纳西大学杰克·唐纳西教授诠释得很明确：“全球研制运算最快超级计算机的竞争，与国家荣誉密切相关。因为这种超级计算机在处理与国家利益密切相关的国防、经济、能源、财政与科学等领域，发挥着巨大的作用。”

超级计算机，在当今时代，已成为制约一个国家科技进步乃至世界地位的“战略制高点”之一。

2010年11月16日下午5时30分，国际TOP500颁奖大会，在新奥尔良拉开序幕。著名计算机专家、德国曼海姆大学教授、国际TOP500的创始人汉斯·莫尔，在众人目光和摄影镜头的聚焦下，迈着沉稳的步伐走上讲台，宣布国际TOP500前三名分别是：中国国防科技大学研制的“天河一号”、美国橡树岭国家实验室的“美洲虎”、中国曙光研制的“曙光星云”。

当天，世界各大媒体无一例外地报道了这一消息，其中美国媒体的反应很是耐人寻味。《华尔街日报》发表文章，引用计算机专家的话说：“这台机器毫无疑问是高性能计算领域游戏规则改变者，这是一个转折，标志着经济竞争力从西方转向东方。”美国《技术评论》发表题为《为什么说中国的最新超级计算机仅在技术意义上是全世界最快的》，质疑“天河一号”榜首地位;多家媒体直呼“‘天河一号’登上榜首让美国不安”“美国绝不会让中国成为常胜将军”;一位美国记者在颁奖大会上，公然对国际TOP500组织采用LINPACK测试结果表示不满……可谓酸咸涩苦辣，五味杂陈。

日本媒体更是酸气十足。有人说“中国超级计算机速度再快，也徒有其名，发挥不出应有的效应”;有人说“这是偶然事件”;还有人说“中国‘天河一号’取得国际TOP500排名第一，将是昙花一现”……

而所有媒体评论中，最抢眼的莫过于美国《华尔街日报》在当天发表的文章——《超级计算机给竞争火上浇油》——既准确又形象地指出了“天河一号”给世界超算领域带来的冲击和影响——它必将加剧世界各国的“争夺战”“拉锯战”！

超级计算机，是制约国计民生的高端科技，是美国、日本长期独霸的优势领地。中国突然闯了进去，别人岂能容你于卧榻之侧酣睡？

果然，仅仅8个月后，日本“京”超级计算机就将“天河一号”甩到后边。紧接着美国研制的“红杉”“泰坦”又先后抢占世界第一，而“天河一号”只能屈居第8名。

在人们为世界超算发展速度如此之快而惊叹时，“天河”人出奇的平静。对他们来说，“被超越”只是新一轮超越的开始。“天河”人深知，世界超算竞赛是一场只有起点没有终点的冲刺，没有永远的冠军，只有不断的超越与被超越。

正如“天河一号”总设计师杨学军所说：“从‘天河一号’问世那天起，‘天河二号’的攻关就开始了。在竞争激烈的国际超算领域，唯有不断超越，才能保持领先地位。”

2013年6月，“天河二号”再次异军突起，在德国莱比锡召开的第41届国际超级计算大会上“王者归来”，再次荣膺国际TOP500排名榜首。

“天河二号”由170个机柜组成，它运算1小时，相当于13亿人同时用计算器计算1000年，其存储总容量相当于600亿册、每册10万字的图书。它创造了新的“中国速度”，是名副其实的高性能、高效能。

国际TOP500组织专家、美国田纳西大学杰克·唐加拉教授说：“‘天河二号’与美国的‘泰坦’超级计算机大小相当，速度却是它的2倍，非常令人震撼。”

德国尤利希科学中心的塞巴斯第安·施密特教授说：“‘天河二号’是世界最好的计算机之一，它有着非常出色的表现，我十分肯定它可以解决科学领域的很多问题。”

至今，“天河二号”已五次蝉联国际TOP500冠军宝座。从“天河一号”被认为是国际超算的“黑马”，到“天河二号”五连冠。中国超算，终于梦圆巅峰！

巅峰之下，是中国计算机人与世界计算机强国拼搏较量留下的、穿越了半个多世纪的蜿蜒曲折的坚实足迹……

青春的魄力

1956年秋，一个多雾的清晨，我东海舰队两艘鱼雷快艇奉命出海巡航。

舰上官兵各就各位，睁大眼睛警觉地搜索着四周海面的情况。突然，舰上雷达显示左前方约一公里处发现可疑目标。我军鱼雷快艇悄悄向目标靠近，十几分钟后终于透过迷雾隐约看见一艘快艇。

“台军舰艇！”我舰舰长判断，迅速发出战斗命令，“准备发射鱼雷！”

这时敌舰显然已发现我舰，快速掉转航向，转眼没入茫茫浓雾，逃之夭夭。

晚上，台军快艇再次出现。我鱼雷快艇再次出港迎敌，可刚刚发现目标，敌舰又在夜色掩护下迅速逃走了。

鱼雷快艇返港后，在这里实习的军事工程学院海军工程系师生急切地问道：“怎么样，把敌舰打沉了吗？”

“打沉个屁！”两次看着敌舰从眼皮子底下溜走的海军官兵气愤地说，“国民党反动派欺人太甚！”

鱼雷快艇是我国海军主力装备之一。新中国成立之初，我国海军根据国家“积极防御”军事战略方针，制定了重点发展“空、潜、快”的建设方针，其中“空”指的是海军航空兵，“潜”指的是潜艇，而“快”就是鱼雷快艇。

当时海军装备的鱼雷快艇是从苏联进口的，其主要攻击武器是鱼雷，依靠一个机械式三角杆用肉眼瞄准目标。这种传统古老的瞄准方法，在航速极快、颠簸剧烈的鱼雷快艇上很难实施，尤其在雾天和夜间几乎无能为力。台军舰艇正是利用了我舰这一“软肋”，才敢如此猖獗。

1957年底，海军司令部决定拿下这个“拦路虎”，并将研制鱼雷快艇指挥仪的重担交给了军事工程学院。

1958年4月，军事工程学院海军工程系成立了以系副主任慈云桂直接领导，柳克俊任组长，胡守仁任指导员，以胡克强、陈福接、卢经友、耿惠民、张玛娅、盛建国等为成员的“901”（开始为“331”）型电子数字计算机研制小组。

电子计算机是一门年轻的技术。现在年轻的军事工程学院把这个年轻的事业交给了一个年轻的群体。从这三个“年轻”的重叠中，不难想象他们面临的是怎样的困难。

首先，研制小组中绝大部分人没见过计算机，对计算机知识一窍不通，甚至连计算机采用二进制运算都不知道。

其次，他们没有实验室，没有设备，没有原材料……

除了一篇关于计算常识的俄文科普文章和一篇英文科普文章外，这些年轻人一无所有。

系里的苏联专家听说这些“毛头小伙”要自己设计制造电子数字计算机，一个劲地耸肩摇头，好心地劝小伙子们：“听我说，聪明的孩子们，计算机不是谁都能搞的，要有苏联科学院列别捷夫院士这样的大专家才能动手，你们这些同志是不是想得太简单了？如果你们真想搞计算机，我建议你们还是先派人去苏联学习，然后走仿制的路吧。”

研制小组成员、革命烈士沈泽民（著名作家茅盾的胞弟）的女儿张玛娅听了这话，坚定地对大家说：“别听苏联专家的，我们并不笨，要搞就搞出自己的计算机。”

慈云桂和学院副院长刘居英说起这事时，刘居英也和苏联专家一样摇着头说：“这些苏联老大哥呀，不了解我军官兵，又喜欢乱下结论。”

陈赓也鼓励电子计算机研制小组：“别管他什么列别捷夫，我们干我们的！不一定都要照着苏联的办，舰艇上机械拉杆式指挥仪太落后，一定要取代它。经费、材料有困难，找院领导、系领导，让他们出面去解决。”

学院领导的勉励，使研制小组更加信心百倍。