作者：開萌

上一篇我們說到，最早的超級計算機被用來預測天氣。

超級計算機，也稱為“超算機”，聽起來科幻，其實和手機、筆記本電腦的原理是一樣的，只是計算的速度更快，對于同一個問題，筆記本電腦可能要幾年得到結果，超算機只需要幾天。

我們在數學課上學過不同類型的數字，自然數、整數、有理數、實數，他們可以進行加減乘除的運算。實數是數學模型最常用的工具，在計算機中實數是用浮點數表示的，所以衡量計算機的速度就可以用“每秒浮點運算次數”。按照2020年的技術水平，手機每秒能執行1萬億次浮點操作，家用的高性能電腦要多10倍的性能。2020年排名第一的超算機，日本的“富岳”，性能是高性能電腦的十萬倍。

超級計算機還被用來計算宇宙大爆炸最初的幾秒鐘。科學家們無法在實驗室中創造一個宇宙，所以依靠計算機的模擬來研究。計算機能模擬幾萬億微觀粒子的相互作用，模擬暗物質對宇宙演化的影響，還能用不同的物理學理論模擬不同的宇宙，從中判斷哪些理論是準確的。

超級計算機還能在藥物研發上，模擬藥物的作用機制。科學家們在超算機中創造了藥物分子和新冠病毒的蛋白質，用來計算不同藥物和新冠病毒蛋白質的互相作用，從已有的大量藥物中找到能阻止病毒復制的化學分子，這稱為藥物再利用。

超算機安裝在寬敞的房間里，由上萬個芯片組成，芯片之間通過網絡相連，線纜的長度能達到幾千公里。芯片工作的時候會產生大量的熱量，過熱的芯片會出故障，所以芯片的熱量通過水冷設備吸收。超算機比家用電腦快，正是因為它利用了大量的芯片。正是如此，成本也異常高，神威太湖之光的成本約18億人民幣。

我們知道計算機分為軟件與硬件，而現代超算機用的硬件和軟件與家用電腦兼容。芯片是你能從市面上買到的CPU和GPU，而軟件也采用開源軟件比如 Linux 和 Python。這樣的設計其實是為了軟件開發的方便。雖然超算機性能強大，世界上卻沒有幾臺，很多只能大學或者研究所使用，即便這樣使用的人還是很多。超算機有一套機制把計算的資源，也就是CPU、GPU的計算時間，以及內存，分配給使用者，使用者需要先在自己的電腦上用少量的數據測試自己的程序，然后提交給超算機，用大數據進行計算。因此讓超算機兼容家用電腦的軟硬件能提高每個人的工作效率。

那么，兼容家用電腦的軟硬件，是不是意味著超級計算機可以走入我們普通人的家庭呢？沒錯！怎么用上超算機，我會在下一篇告訴你。

來源: 科普中國

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