清華人物：三代清華人撐起中國超算的半壁江山，成為世界TOP2

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前兩天，7月10日，有個新聞，講的是中科大的科學家首次在神威·太湖之光的超算上，對含有超過1萬個碳原子的金屬石墨烯的材料進行第一性原理的模擬計算。這個計算的規模非常大，結果跟國際先進水平相比，精度提高了百倍多。

這個工作主要是依賴超級計算機。超級計算機可以稱為國之重器，它主要用在氣象預測、石油勘探、模擬宇宙演化、基因測序、引力波的研究、核武器的研製、航天飛行器設計等等方面。

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慈雲桂

在現在的超算領域，中美兩家是絕對的霸主。從2009年起，到2017年，中國幾乎佔據著全球超級計算機500強的榜首。到2018年，中國的冠亞軍地位才被美國超過，現在大家的目標都盯著下一代的E級超算，那是新的角逐之地。

超級計算機的概念是美國提出的，他們在1973年左右研製出了世界上第一臺超級計算機。超算的主要特點是運算速度快，能處理、存儲海量數據，能做更複雜的科學計算。

超級計算機一出來就受到了各國的重視，這是國防、科研的利器，所以各國紛紛開始研發。

我國在1983年，國防科大研發出了銀河巨型機，是我國第一臺運算超1億次的巨型機，也是世界上除了美國和日本之外，第三個國家研製成功。

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我國做超算的有三個單位：中科院計算所、國防科大、江南計算所。中科院計算所後來把做超算的這批人獨立出去，成立了公司，就是現在的中科曙光上市公司。江南計算所現在已經被納入國家超級計算中心，稱為國家超算中心無錫分中心。

我國實施「863」計劃之後，對超算的研發加大了經費支持，所以很快，我們的超算有了很大的突破。在2001年，江南計算所的神威運算速度達到了十萬億次，第一次上了全球超級計算機的500強榜。在2008年，曙光魔方運算速度達到了百萬億次，第一次進入了世界TOP10。這是第一臺不在美國運行的TOP10超算。

在2009年，國防科大的「天河一號」研發成功，這是世界上除了美國之外，第二個國家研發成功千萬億次運算的超級計算機。在2009年，天河一號在世界上排第5名，2010年，改進版的天河一號排第一名，曙光的超算則排第三。

這個結果讓歐美日都非常吃驚，感受到了中國的壓力。2011年，日本的超算超出了天河一號，排第一，運算速度超出天河一號4倍。到2012年，美國突然發力，奪回了第一。

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2013年，「天河二號」成功研製，再次奪回第一。在2014年，天河二號的速度比第一名的美國超算快一倍。天河二號非常厲害，連續3年名列榜首。到2015年的時候，美國急了。歐巴馬下令，不允許英特爾對中國出口超強晶片Xeon，這使得天河二號的升級無法按時完成，並且美國宣布把國防科大等幾個單位納入了出口管制清單，也就是現在的實體清單。

奪冠的任務就交給了神威了。神威·太湖之光用的是國產CPU，一舉奪得2016年、2017年的冠軍，天河二號這兩年則是亞軍。

不過到了2018年，冠軍又被美國的超算奪走了，神威排到了第三，天河二號排到了第四。在2020年，剛出的結果，日本獲得了第一。這是日本2011年之後再次獲得冠軍，日本非常高興。神威和天河二號排第4、第5名。

現在大家的目標都定在下一代的超算上，E級超算，就是運行速度達到百億億級，這是新的制高點。

在前面，我們看到國防科大和江南計算所兩家你爭我趕，曙光沒什麼聲音，在E級超算中，它現在已經攻克了不少難題。看看下面這三家，誰第一個能研發成功。

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中國的三家超算的領軍者，都有清華人在裡面。

國防科大研製出第一臺銀河巨型機的總設計師慈雲桂院士，他是湖南大學的本科生，清華大學的研究生，本來在清華工作，後來調到國防科大工作。他被稱為中國巨型機之父。

天河一號、二號的總設計師廖湘科院士，1985年畢業於清華大學計算機系，到國防科大讀研並留在了國防科大工作。他除了主持了天河系列超算的研製，還主持了麒麟國產作業系統的開發。

神威系列的奠基人是清華電機系的校友金怡濂院士。金怡濂院士接手神威項目已經接近70歲，在1992年，神威項目立項，研究者認為能達到500億次的目標，但領導想更高。金怡濂經過論證，認為可以達到千億次的運算速度。他提出了新的存儲方式，後來這個存儲方式成為世界主流。所以，金怡濂被選為總設計師，最終神威一號成功達到千億級別。

金怡濂還主持了神威二號的研製，同時還參與了國產CPU的研製開發，目光超前，在2015年美國禁運關鍵晶片時，我們才沒有被困。老驥伏櫪，志在千裡啊。

現在無錫的超算中心還有一位年輕的清華人，是80後的付昊桓，他2003年畢業於清華計算機系，在香港城市大學和英國帝國理工學院分別讀了碩士和博士。

付昊桓現在是無錫超算中心的副主任，他不是研製超算，是在超算上進行高性能的計算和優化。他的工作在2016、2017年連續兩年獲得了超算領域的最高獎「戈登·貝爾」獎，這是我國首次獲得這獎。付昊桓在2020年獲得了「中國青年五四獎章」。

第三家是中科曙光，中科曙光的總裁歷軍，1988年畢業於清華電子系。他參與了多個曙光高性能計算機的研發，是技術骨幹，不過，他並不像前面幾位校友一樣是研發的總設計師。在技術上，他主要的精力是推動商業化的超算。中科曙光在超算上的商業應用上是做的最好的。

最後希望在下一代超算的研發比賽中，我們中國能勝出，有更多的清華人接過學長的旗幟前進。