美日之爭(zhēng)

兩年前，東京讓華盛頓很沒(méi)面子，日本政府資助的超級(jí)計(jì)算機(jī)擊敗了美國(guó)最強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)。事實(shí)上，美國(guó)前20名超級(jí)計(jì)算機(jī)聯(lián)合起來(lái)的數(shù)字運(yùn)算速度也趕不上這臺(tái)名叫“地球模擬器”的日本機(jī)器。

一些美國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)的專家早就向華盛頓發(fā)出了警告：華府支持的高效計(jì)算機(jī)就專注于滿足五角大樓的核武計(jì)劃，太狹隘了。美國(guó)在軟件方面確實(shí)實(shí)力超強(qiáng)，但是它的超級(jí)計(jì)算機(jī)不是用來(lái)解決民用技術(shù)科研人員面臨的難題，科研因此受到很大的牽制。從日本NEC制造的地球模擬器可以看出，美國(guó)在科學(xué)計(jì)算方面比日本落后多少。

讓美國(guó)震驚的不是地球模擬器的超凡速度，日本早在1997年就宣揚(yáng)了這個(gè)目標(biāo)。真正讓美國(guó)人驚嘆的是它的超級(jí)效率，尤其是模擬氣候趨勢(shì)和核能發(fā)電的時(shí)候。

5月12日，美國(guó)能源部長(zhǎng)宣布了一項(xiàng)復(fù)興計(jì)劃，將在橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室建立一個(gè)為公開(kāi)的科技研究服務(wù)的超級(jí)計(jì)算機(jī)中心。Cray公司將給中心提供二至三臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)。在這些高大的寵然大物面前，就是地球模擬器也顯得相當(dāng)矮小了。地球模擬器理論上的運(yùn)算速度可達(dá)41 teraflop，Cray超級(jí)計(jì)算機(jī)到今年年底可達(dá)到40 teraflop，2006年初達(dá)到100 teraflop，2007年達(dá)到350 teraflop，而且，通過(guò)高速網(wǎng)絡(luò)，橡樹(shù)嶺的超級(jí)計(jì)算機(jī)還可以為遠(yuǎn)程的使用者服務(wù)，這一點(diǎn)是地球模擬器不能比的。

警鈴未響

地球模擬器并不是美國(guó)面臨的唯一威脅，在計(jì)算生物學(xué)領(lǐng)域——用軟件解決從醫(yī)療診斷到藥物發(fā)明等問(wèn)題——美國(guó)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于日本。2001年，日本的物理化學(xué)研究協(xié)會(huì)Riken制造了一臺(tái)“特別目的”的超級(jí)計(jì)算機(jī)，用于像模擬蛋白質(zhì)作用這樣高難度的工作。這種被稱作“分子動(dòng)態(tài)機(jī)器”的計(jì)算機(jī)的速度高達(dá)78 teraflop，幾乎是“地球模擬器”的兩倍。

為什么分子動(dòng)態(tài)機(jī)器在2001年的時(shí)候沒(méi)有給華盛頓敲響警鐘呢？大多數(shù)專家都不重視“特別目的”的計(jì)算機(jī)，因?yàn)樗幌蟪Ｒ?guī)超級(jí)計(jì)算機(jī)那樣應(yīng)用廣泛，或許專家們應(yīng)該重新審視這個(gè)問(wèn)題。Riken預(yù)計(jì)2006年可以制造更快的超級(jí)計(jì)算機(jī)，航速1000 teraflop，除了可以用來(lái)分析復(fù)雜的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，還可以在納米技術(shù)中大放光彩：一個(gè)原子一個(gè)原子地設(shè)計(jì)物質(zhì)。

超級(jí)意義

人們對(duì)高速計(jì)算機(jī)的要求沒(méi)有終點(diǎn)，研究自然界就像剝洋蔥：每剝掉一層皮后，發(fā)現(xiàn)下面的一層皮更難剝。如今，超級(jí)計(jì)算機(jī)已變成科學(xué)探索不可缺少的重要工具。在科學(xué)領(lǐng)域里，深入的研究不能僅僅依靠傳統(tǒng)的理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式，模擬將成為“第三條腿”。有些問(wèn)題用理論解釋不通，只有通過(guò)模擬才能明白是怎么回事，這個(gè)時(shí)候超級(jí)計(jì)算機(jī)就派上了大用場(chǎng)。

盡管模擬恒星和生命起源的科學(xué)家最需要超級(jí)運(yùn)算能力，但在金融、保險(xiǎn)、半導(dǎo)體、電信等行業(yè)，超級(jí)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛。事實(shí)上，世界前500名超級(jí)計(jì)算機(jī)中大約有一半為企業(yè)所擁有。

雖然商用的超級(jí)計(jì)算機(jī)不能解決象預(yù)測(cè)氣候變化這樣的“大挑戰(zhàn)”，但是它們對(duì)開(kāi)發(fā)品質(zhì)更佳的產(chǎn)品以及加速產(chǎn)品投放市場(chǎng)的步伐意義重大。例如，寶潔就利用超級(jí)計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)吸收力超強(qiáng)的嬰兒尿布。

地球模擬器中心的負(fù)責(zé)人稱地球模擬器的力量“將給每一個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)根本變化?！边@個(gè)中心現(xiàn)在正同日本的汽車制造商緊密合作，利用超級(jí)計(jì)算機(jī)為汽車工程服務(wù)以及用于模擬撞擊測(cè)試。在地球模擬器之前，NEC的小型超級(jí)計(jì)算機(jī)已經(jīng)增加了日本汽車業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。這種小型超級(jí)計(jì)算機(jī)最近才在美國(guó)出現(xiàn)。例如，許多日本車的噪音比美國(guó)小，原因之一是：日本的汽車制造商通常利用超級(jí)計(jì)算機(jī)模擬復(fù)雜的空氣動(dòng)力學(xué)，讓設(shè)計(jì)人員明白在哪里對(duì)車型做出輕微調(diào)整就能減小風(fēng)聲。

也許在很大程度上是受到地球模擬器的刺激，美國(guó)似乎想重新奪回在超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。美日之間超級(jí)計(jì)算機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)仍在繼續(xù)，無(wú)論如何，競(jìng)爭(zhēng)將使科學(xué)研究以及各個(gè)產(chǎn)業(yè)受益。