这些是世界上最强大的超级计算机

每年两次，一个名为 TOP500 的组织都会发布一份全球最快超级计算机的名单。这份名单列出了世界上最强大的机器——像神威太湖之光和天河二号这样的巨型装置。这两台计算机都来自中国，前者是世界上速度最快的。该名单的最新版本于周一发布，排名前五的超级计算机分别来自中国、瑞士、日本和美国。

虽然这份排行榜及时列出了超级计算机的名单——目前，中国占据榜单主导地位，在前 500 名中拥有 202 台超级计算机——但这份排行榜的发布也让我们可以提出一个问题：是什么让超级计算机成为超级计算机？科学家用它们来做什么？

伊利诺伊大学国家超级计算应用中心负责人比尔·格罗普 (Bill Gropp) 表示：“超级计算机是一种大型机器，其设计目的是将其能力集中解决一个问题。”该中心拥有一台名为 Blue Waters 的机器。换句话说，一个大型服务器群可能会为您的 Gmail 体验提供支持或为您的 Netflix 流媒体播放提供支持，但其计算能力集中在许多单独的任务上，而不是单一的复杂任务上。

更重要的是，超级计算机旨在处理可以分解成更小部分的问题，但这些部分不会孤立存在。“这些部分必须与相邻的部分进行通信，”格罗普说。

要想象一个计算机是什么样子，想象一下冰箱大小的机柜里塞满了处理器等部件。大型机柜可以占地数千平方英尺。

顶级超级计算机的排名采用一种称为 flops 的指标，该指标代表每秒浮点运算次数，衡量计算机执行数学方程式的速度。神威太湖之光计算机的最高速度为 93 千万亿次浮点运算，相当于 93 千万亿次浮点运算。榜单上最快的美国计算机名为 Titan，其速度超过 17 千万亿次浮点运算。（但不要将它们与 belly flops 混淆，后者完全不同，而且用处要小得多。）

硅上的世界

想想自然界的复杂性——分子相互作用的方式、龙卷风的形成方式或飓风的路径。数字化模拟这些需要大量的计算能力。

超级计算机制造商 Cray Inc 的首席技术官史蒂夫·斯科特 (Steve Scott) 表示，这些强大的机器在科学过程中发挥着重要作用。“基本上，计算机所做的就是模拟自然世界，”他说。

例如：艾滋病毒。这种病毒被包裹在一种叫做衣壳的东西中，衣壳由 1,300 种蛋白质组成。为了更好地理解衣壳和病毒进入的细胞之间的相互作用，特拉华大学化学和生物化学助理教授胡安·佩里拉 (Juan Perilla) 使用两台超级计算机进行了模拟。其中一台是橡树岭国家实验室的 Titan。另一台是伊利诺伊州的 Blue Waters。

模拟产生了大量数据（几乎有 100 TB），他们需要再次使用 Blue Waters 来处理这些数据。

当被问及如果没有超级计算机他们是否能做到这一点时，他笑了。“这可能需要几辈子的时间，”他说。“我们正在以非常高的分辨率逐个原子地研究自然。”

就像病毒和细胞之间的相互作用很复杂一样，超级单体雷暴形成的龙卷风也很复杂，这种现象也需要超级计算机来模拟。欧洲中期天气预报中心等气象中心也依靠超级计算机来预测天气。