禁运逼出中国的世界第一,这个“最强大脑”将助力解放军成为世界一流强军!


科技是国家之利器,军队之核心战斗力。


2018年3月6日,全国人大代表、青岛海洋科学与技术国家实验室主任吴立新院士在接受记者采访时连连感慨:要尽快启动E级超算整机系统建设,距离2020年的建设目标只有两年多的时间了。时间太紧迫了!


3月9日,中国军网盘点五年来习主席“点赞”过的重大科技成果,其中有一项就是“神威·太湖之光”超级计算机。


有人说,超级计算机在国防领域的分量堪比“两弹一星”。


为什么这样讲?


文 | 易芳   瞭望智库特约国际观察员

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在国防领域堪比“两弹一星”




超级计算机功能最强、运算速度最快、存储容量最大,已经成为当今世界高端信息领域的战略制高点,甚至是高科技的支柱产业之一,不仅对国家经济发展、社会科技进步方面具有极其重大的促进作用,对中国国防领域的意义之重大,绝不亚于“两弹一星”。


首先,超级计算机的产生和发展始于战略核武器的研究,它的现状和未来预示着战略核武器的现状和未来。


核武器试验和计算实在太过于复杂,美国在1964年研制出的CDC6000超级计算机(浮点运算100万次/秒)就是直接应用于其国防领域。


现在,美国能源部有5部超级计算机专门用于模拟核试验和核武器研究。


超级计算机之父西摩·克雷


所以,衡量一个国家核能力,光看核弹头数量远远不够,一国超级计算机核试验情况也是一个重要的评估标准。


以日本为例,它虽然没有核武器,但是,它是紧随中美之后的第三大超级计算机大国,完全有能力“偷偷”地进行核模拟试验。


其次,在武器装备设计和制造方面,超级计算机发挥的作用越来越突出,而且不可替代。


传统上,对坦克、装甲车(颠簸、碰撞和抗打击等)和战机、战舰(复杂空气力学、流体力学、隐身等)以及战略导弹(突防)等诸多装备性能的分析和验证,都需要经过实际操作试验获取数据,不仅花费大,危险系数也不小。


现在,只要在超级计算机上模拟试验就能有效解决这个难题。


2007年到2015年,美国国防部投资了20亿美元,通过研制超级计算机对武器装备的流体力学、空气力学以及空间和海洋环境特性的建模和仿真。


2013年,美国在怀特·帕特森空军基地的新型信息技术中心公布美空军运行最快国防超级计算机——“幽灵”(Spirit)运算速度高达每秒1.5千万亿次。


第三,对现代战争设计及理论开发意义重大。


在现代战争中,情况十分复杂,制约因素非常多,一个“马蹄钉”可能影响一场战争的胜败。


所以,各国均建立起各型作战实验室进行战况模拟,其中一项就是借助超级计算机技术。


2004年,美国联合部队司令部的联合实验部,采用具备标准并行端口技术的超级计算机模拟城市作战。


此外,在美军太空和网络空间的“施里佛”系列演习,以及“联合远征部队实验”“多国实验3”“寂静铁锤”作战试验都能看到超级计算机的影子。 


第四,有助于情报获取与分析、破解密码。


美国国家全局下属的侦察情报部门掌管和使用了很多超级计算机资源。比如,犹他州数据中心、田纳西州橡树岭的多项目研究中心、马里兰州米德堡的国家安全局总部,等等。


克雷(Cray)公司与美国国防先进技术局合作,为美国安全局设计了被称作“雪崩”(Cascade)的超级计算机。


超级计算机与人工智能(AI)、大数据、物联网等平台融合之后,在未来战争中甚至会取代人类的决策,“无人化”战争的延伸甚至是“自主式”战争,特别是深度学习的AI超级计算机,取代人类的大脑的趋势指日可待。


可以说,超级计算机源自军事、服务军事、超于军事,在所有的国防和军事领域无所不能,武器装备研制生产、作战模拟和试验、战争指挥控制、防空反导、气象保障、军事通信加密、军用新材料无所不包。


因此,超级计算机堪称一座“人造宝矿”,无愧于军中“最强大脑”的称号。

 

2

屈辱的“玻璃房子”时代




强者制定游戏规则。在高科技领域,这也是一条公认的定律。


新中国建国不久,百废待兴,美苏垄断了核武器和航天技术,并到处挥舞“核大棒”。正如毛泽东所说:“在今天的世界上,我们要不受人家欺负,就不能没有这个东西。”


在这种环境下,尚处于“一穷二白”状态的我国成功地研制出原子弹、氢弹和人造地球卫星,极大地改善了我国的国际处境。


中国人的骄傲


然而,“两弹一星”计划取得成功以后,我国尖端科技的发展却被超级计算机“卡住了脖子”。


1976年,美国率先掌握超级计算机的核心技术,可实现每秒1亿次计算的Cray-1超级计算机成为世界的新贵和范本。


在1978年的全国科学技术大会上,改革开放的总设计师邓小平明确指出:“中国要搞四个现代化,不能没有巨型机。”随后,他把这个重任交给了国防科技大学。


在我国计算机行业,有一个被称为“玻璃房子”的典故。


上世纪80年代开始,在“巴统”(巴黎统筹委员会)协议框架下,西方对中国实行高技术封锁,其中就包括超级计算机技术。



从“巴统”协定到“瓦森纳”协议,西方对华高技术和武器禁运一直没有停息


为了开展石油勘测工作,当时的中国石油工业部物探局花“天价”购买了一台IBM大型机。


然而,为了防止中国人将高性能计算机用于非民用目的,美国提出了非常苛刻的附加条件——把机器安放在一个中国人不得入内的透明的“玻璃屋子”里,以方便美国专家24小时监控,监控日志还要定期上交给美国政府审查。


之后,中国政府还多次花高价购买IBM、SGI的高性能计算机,其维护费用动辄上千万,当然,美国对机器进行了功能上的种种限定。

 

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中国人的“争气机”




为了打破这种封锁、歧视与屈辱,以慈云桂教授为代表的第一代科研人员,经过5年的奋战,于1983年成功研制出我国第一台1亿次巨型计算机“银河-I”。


银河-1号巨型计算机


毫不夸张地说,银河-1号是我国的“争气机”——它打破了国际超级计算机的高技术封锁,使我国成为继美、日之后世界上第3个能够自主研制巨型计算机的国家。


1986年,千万亿次高性能超级计算机进入国家“863计划”。


在国家和政府的大力支持下,中国超级计算机如沐春风,“银河”系列、“天河”系列、“曙光”系列、“神威”系列、“深腾”系列成为中国超级计算机发展的一道风景线,性能不断跃升,根本停不下来。


2005年,中国超级计算机运算速度突破10万亿次/秒。


此时,新一轮超级计算机竞赛在中国、美国和日本之间展开,拉开了超级计算机的“三国时代”。


超级计算机领域的“三国时代”


2010年,为了突破一系列关键技术,“天河一号”采用了创新的系统架构设计,运行“核高基”专项支持研制的银河麒麟操作系统,系统运算突破千万亿次,综合性能位居全球第五位。


然而,从2011年到2012年,在短短两年时间里,日本的超级计算机“京”、美国的“红杉”和“泰坦”等超过了“天河一号”。


这给起步晚、技术基础相对薄弱的中国“超算”事业带来了巨大压力。


于是,深感时间紧迫的“天河”团队再次发力, 2013年,研制出“天河二号”,以每秒33.86千万亿次连续六度称雄。


“天河二号”使中国重返世界超算之巅

 

4

“中国芯”、中国造!




中国人在超级计算机领域上取得的飞速进步似乎使美国尝到了担忧的滋味。


2015年,美国商务部发布公告,决定对中国4家国家超级计算机中心禁售“至强”计算卡,其理由是:使用了两款英特尔微处理器芯片的“天河二号”和“天河一号”A系统,据信“被用于核爆炸模拟”。


中国国家超级计算长沙中心、广州中心、天津中心和国防科技大学4家机构,被美国拉入了“危害美国国家安全和外交利益”的黑名单,被列为管制出口对象。


然而,正所谓“塞翁失马,焉知非福”——虽然美国的计算机芯片禁运直接影响了“天河二号”的升级计划,但是,这也给中国超算加快自主创新注入了一只“强心剂”。


仅仅用了14月,我们就成功研制出了堂堂正正的“中国芯”——“申威26010”众核处理器。


 “申威26010”众核处理器


并且,由40960个“中国芯”同时工作支持的“神威•太湖之光”发起绝地反击,登上了世界超级计算机的巅峰。


“神威·太湖之光”超级计算机,彰显中国速度


当然,中国人在发展的道路上永不止步。


2017年1月,国家并行计算机工程技术研究中心牵头的“E级高性能计算机原型系统”研制项目正式启动,标志着我国百亿亿次超级计算机步入实际研发阶段。


总结起来,中国超级计算机实现成功突围,主要可以归功于以下四方面:


集中力量办大事的体制、制度优势;


有慈云桂教授团队、历军团队、神威团队这样一批具有家国情怀的研究人员;


探索一代、预研一代、研制一代、装备一代的可持续发展体系;


始终坚持自主创新,敢于打破国外超级计算机的技术、标准垄断与封锁。


在发展思路上,中国超级计算机与外国截然不同——欧美国家先考虑需求,再研发制造;而我国先提供性能,再考虑实际使用。

 

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建成世界一流军队的“最强大脑”




从1978年邓小平指出“中国要搞四个现代化,不能没有巨型计算机”到现在,近40年过去了,在超级计算机领域,中国从“模仿者”华丽变身为世界 “领跑者”。


与之共进的还有我们的国防建设。


尤其值得一提的是,过去5年在以习近平同志为核心的党中央领导下,我国国防和军队的各项事业均取得了历史性成就、发生了历史性变革。


党的十九大报告进一步提出了全面推进国防和军队现代化、未来30年三步走的宏伟蓝图:确保到2020年基本实现机械化,信息化建设取得重大进展,战略能力有大的提升;力争到2035年基本实现国防和军队现代化;到本世纪中叶把人民军队全面建成世界一流军队。


锻造精兵劲旅,迈向世界一流军队


从中可见,在这条中国特色的强军之路上,超级计算机在以下三方面大有可为:


首先,加强软硬件开发与运用,把“最强大脑”打造成为战略中枢。


以超级计算机为基础,建成国家战略级、战区战略级指挥所。国家、战区战略级指挥所,是针对敌我双方态势的控制中枢,涉及要素非常多,而且关系复杂,需要超级计算机的支撑。


超级计算机的介入可以实现国防决策的“智能化”和“自主式”的指挥。


俄罗斯武装力量作战指挥中心


以超级计算机为基础,建成国防战略级试验中心。强大的计算能力服务于国防试验,可以更好地进行作战理论、武器装备、作战方案、编制体制的研究、论证和创新,更好地服务未来战争设计。


以超级计算机为基础,建成国防战略级训练模拟中心,让各级指战员更加真实地体验到现代作战的过程,解决“两个能力(我军打现代化战争的能力,各级干部指挥现代化战争的能力)不够”的问题。


2016年,中俄举行首次首长司令部计算机模拟导弹防御联合演习


其次,加速小型化,让“最强大脑”随军而动。


在德国法兰克福召开的ISC2017国际高性能计算大会上,国家超级计算无锡中心还宣布了一条重磅消息:搭载国产众核处理器的小型化工作站“Sunway Micro”(神威小型机)也研制成功。


神威小型机的发布,标志着搭载国产众核处理器的超算平台成功实现了小型化与定制化,而且可以根据用户应用的需求定制。


上述目标一旦实现,移动指挥所、单车、单舰、单炮甚至单兵搭载小型超级计算机成为了可能。这意味着中国的国防将实现颠覆性变革,将以更快的方式改变现代信息化战争样式。


再次,加强多样化,让“最强大脑”为国防基础工程奠基。


当前,超级计算机主要用于核武器模拟、国家信息安全、航空航天、气候气象、海洋环境、数值风洞、碰撞仿真、材料科学、空气动力学、生物信息学、分子动力学模拟、量子化学计算、基因研究等领域。


这些领域无一不与国防安全有着千丝万缕的关系。


举个例子,国产C919大型客机的设计,有一部分就是在神威太湖之光上完成了模拟过程。


国产C919大型客机


雄关漫道真如铁,而今迈步从头越。


中国国防是全民国防,我们期待在超级计算机领域进行一场深度的军民融合,利用世界“最强大脑”打造世界一流强军!


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