1. 中國排名第一的超級計算機對軍事發展的意義。
超級計算抄機是計算機中功能最強、運算速度最快、存儲容量最大的一類計算機,多用於國家高科技領域和尖端技術研究,是國家科技發展水平和綜合國力的重要標志。 隨著超級計算機運算速度的迅猛發展,它也被越來越多的應用在工業、科研和學術等領域。我國現階段超級計算機擁有量為22台(中國內地19台,香港1台,台灣2台),居世界第2位,就擁有量和運算速度在世界上處於領先地位,但就超級計算機的應用領域來說我們和發達國家美國、德國等國家還有較大差距。如何利用超級計算機來為我們的工業、科研和學術等領域服務已經成為我們今後研究發展的一個重要課題。超級計算機是一個國家科研實力的體現,它對國家安全,經濟和社會發展具有舉足輕重的意義。我國超級計算機及其應用的發展為我國走科技強國之路提供了堅實的基礎和保證。
具體來說,可以模擬導彈的彈道,設計高性能的飛機,空間飛行器模擬飛行等
2. 對計算機發展做出重大貢獻的科學家
1、馮·諾依曼(John Von Neumann , 1903-1957):美籍匈牙利裔科學家、數學家,被譽為「電子計算機之父」。1945年,馮·諾依曼首先提出了「存儲程序」的概念和二進制原理,後來,人們把利用這種概念和原理設計的電子計算機系統統稱為「馮.諾曼型結構」計算機。馮.諾曼結構的處理器使用同一個存儲器,經由同一個匯流排傳輸。馮·諾依曼的主要貢獻就是提出並實現了「存儲程序」的概念。由於指令和數據都是二進制碼,指令和操作數的地址又密切相關,因此,當初選擇這種結構是自然的。但是,這種指令和數據共享同一匯流排的結構,使得信息流的傳輸成為限制計算機性能的瓶頸,影響了數據處理速度的提高。
2、阿蘭·麥席森·圖靈(Alan Mathison Turing,1912.6.23—1954.6.7),英國數學家、邏輯學家,他被視為計算機之父。1936年,圖靈向倫敦權威的數學雜志投了一篇論文,題為「論數字計算在決斷難題中的應用」。在這篇開創性的論文中,圖靈給「可計算性」下了一個嚴格的數學定義,並提出著名的「圖靈機」(Turing Machine)的設想。「圖靈機」不是一種具體的機器,而是一種思想模型,可製造一種十分簡單但運算能力極強的計算裝置,用來計算所有能想像得到的可計算函數。「圖靈機」與「馮·諾伊曼機」齊名,被永遠載入計算機的發展史中。1950年10月,圖靈又發表了另一篇題為「機器能思考嗎」的論文,成為劃時代之作。也正是這篇文章,為圖靈贏得了「人工智慧之父」的桂冠。
3、克勞德·香農(Claude Elwood Shannon,1916-2001)1916年4月30日誕生於美國密西根州的Petoskey。科學家,現代資訊理論的著名創始人,資訊理論及數字通信時代的奠基人。1948年香農長達數十頁的論文「通信的數學理論」成了資訊理論正式誕生的里程碑。在他的通信數學模型中,清楚地提出信息的度量問題,他把哈特利的公式擴大到概率pi不同的情況,得到了著名的計算信息熵H的公式:H=∑-pi log pi。如果計算中的對數log是以2為底的,那麼計算出來的信息熵就以比特(bit)為單位。今天在計算機和通信中廣泛使用的位元組(Byte)、KB、MB、GB等詞都是從比特演化而來。「比特」的出現標志著人類知道了如何計量信息量。香農的資訊理論為明確什麼是信息量概念作出決定性的貢獻。
4、赫伯特•亞歷山大•西蒙(1916年6月15日--2001年2月9日 Herbert Alexander Simon ):美國科學家,他是20世紀科學界的一位奇特的通才,在眾多的領域深刻地影響著我們這個世代。他學識淵博、興趣廣泛,研究工作涉及經濟學、政治學、管理學、社會學、心理學、運籌學、計算機科學、認知科學、人工智慧等廣大領域,並做出了創造性貢獻,在國際上獲得了諸多特殊榮譽。1956年夏天 數十名來自數學、心理學、神經學、計算機科學與電氣工程等各種領域的學者聚集在位於美國新罕布希爾州漢諾威市的達特茅斯學院,,討論如何用計算機模擬人的智能,並根據麥卡錫的建議,正式把這一學科領域命名為「人工智慧」。西蒙參加了這個具有歷史意義的會議,而且他們帶到會議上去的「邏輯理論家」是當時唯一可以工作的人工智慧軟體,引起了與會代表的極大興趣與關注。因此,西蒙、紐厄爾以及達特茅斯會議的發起人麥卡錫和明斯基被公認為是人工智慧的奠基人,被稱為「人工智慧之父」。1957年 西蒙與別人合作開發了IPL語言(1nformation Processing Language)。在AI的歷史上,這是最早的一種AI程序設計語言,其基本元素是符號,並首次引進表處理方法。1966年 西蒙、紐厄爾和貝洛爾(Baylor)合作,開發了最早的下棋程序之一MATER。 1970年 在研究自然語言理解的過程中,西蒙發展與完善了語義網路的概念和方法,把它作為知識表示(knowledge representation)的一種通用手段,並取得很大成功。1972年7月 作為美國計算機科學家代表團成員之一第一次到中國訪問。之後又9次來華訪問。1975年 他和艾倫•紐厄爾因為在人工智慧、人類心裡識別和列表處理等方面進行的基礎研究,榮獲計算機科學最高獎——圖靈獎。1976年 西蒙和紐厄爾給「物理符號系統」 下了定義,提出了「物理符號系統假說」PSSH(Physical Symbol System Hypothesis),成為人工智慧中影響最大的符號主義學派的創始人和代表人物,而這一學說則鼓勵著人們對人工智慧進行偉大的探索。這也是兩人在人工智慧中做出的最基本的貢獻。1976—1983年間 西蒙和蘭利(Pat W.Langley)、布拉茨霍夫(Gary L.Bradshaw)合作,設計了有6個版本的BACON系統發現程序,重新發現了一系列著名的物理、化學定律,證明了西蒙曾多次強調的論點即科學發現只是一種特殊類型的問題求解,因此也可以用計算機程序實現。
5、巨型機之父」西蒙·克雷。誰最早提出了超級計算機的概念?至今存在很大的爭議。有人說是最早開發集成電路的肖克利在自己的工作日記中透露了超級計算機的構思,也有人說是當時為軍方服務的LawrenceLivermore國家實驗室的想法。但從真正意義上來說,研發出符合超級計算機定義產品的人應該是西蒙·克雷(S. Cray)博士,此人後來被西方稱為「巨型機之父」。西蒙·克雷1925年9月出生在美國威斯康星州的一個工程師世家。克雷先後在工程研究學會和雷明頓·蘭德公司從事計算機研究。在那裡,他設計出他的第一台計算機ERA1101。1963年8月,克雷終於從「密林」深處復出,把一台被他親切稱作「簡單的蠢東西」 —— CDC6600超級計算機公布於世。CDC6600是真正意義上的超級計算機,共安裝了35萬個晶體管,運算速度為1Mflops。至1969年,克雷研製的CDC6600以及改進型CDC7600巨型機共售出150餘台。(美國能源部勞倫斯·伯克利國家實驗室對超級計算機的定義是由八個或更多的計算節點組成、作為單個高性能機器工作的集群。通俗點講,超級計算機就是能夠進行大規模、超速運算的計算機。)
3. 超級計算機的研製對國家有哪些重要意義
研製成功的意義:
1、對於維護一些機密有著很重要的意義。
如果你用著國外的計專算機,有些機屬密可能會被他們所利用,你不知道這些計算機裡面所安裝的一些軟體是否有問題,以及他們的硬體是否有問題。
2、對於國內的生產企業的進步與發展進行了一定的提高。
3、超級計算機多用於國家高科技領域和尖端技術研、究,是一個國家科研實力的體現,對國家安全、經濟和社會發展具有舉足輕重的意義,是國家科技發展水平和綜合國力的重要標志。
(3)1CDC6600超級計算機的歷史意義擴展閱讀:
超級計算機的具體應用:
藉助於超級計算機強大且快速的運算能力,在實驗室實施的亞臨界核試驗,與真正核試爆的效果是相同的。
美國運算速度最快的超級計算機都安裝在能源部各國家實驗室,用來進行核武器設計、試驗、改進和安全儲存的研究,對核爆進行全物理、全系統、真三維的數值模擬,當然也可以進行核能的數值模擬計算。
4. 中國超級計算機行業的歷史
中國的計算機行業起步並不算晚,通過學習蘇聯的計算機技術,1958年8月1日中國第一台數字電子計算機——103機誕生。進入70年代,中國對於超級計算機的需求日益激增,中長期天氣預報、模擬風洞實驗、三維地震數據處理、以至於新武器的開發和航天事業都對計算能力提出了新的要求。 為此中國開始了對超級計算機的研發,並於1983年12月4日研製成功銀河一號超級計算機。 並繼續成功研發了銀河二號、銀河三號、銀河四號為系列的銀河超級計算機,使我國成為世界上少數幾個能發布5至7天中期數值天氣預報的國家之一。並與1992年研製成功曙光一號超級計算機,在發展銀河和曙光系列同時,中國發現由於向量型計算機自身的缺陷很難繼續發展,因此需要發展並行型計算機,於是中國開始研發神威超級計算機,並在神威超級計算機基礎上研製了神威藍光超級計算機。 2002年聯想集團研發成功深騰1800型超級計算機,並開始發展升騰系列超級計算機。
5. 計算機發展史上都有哪些重要的科學家
1、查爾斯·巴貝奇Charles Babbage
查爾斯·巴貝奇Charles Babbage——通用計算機之父(發明了機械式計算機),他設計出世界上第一台計算機。他於1823年設計出來的世界上第1台計算機小型差數機,雖然沒有製成,但其基本原理於92年後被應用於巴勒式會計計算機。
他還利用計數機來計算工人的工作數量、原材料的利用程度等。他把這叫做「管理的機械原則」。
2、艾倫·麥席森·圖靈Alan Mathison Turing
艾倫·麥席森·圖靈(Alan Mathison Turing,1912年6月23日-1954年6月7日),英國數學家、邏輯學家,被稱為計算機科學之父,人工智慧之父。
1931年圖靈進入劍橋大學國王學院,畢業後到美國普林斯頓大學攻讀博士學位,第二次世界大戰爆發後回到劍橋,後曾協助軍方破解德國的著名密碼系統Enigma,幫助盟軍取得了二戰的勝利。
圖靈對於人工智慧的發展有諸多貢獻,提出了一種用於判定機器是否具有智能的試驗方法,即圖靈試驗,至今,每年都有試驗的比賽。此外,圖靈提出的著名的圖靈機模型為現代計算機的邏輯工作方式奠定了基礎。
3、約翰·阿塔那索夫
約翰·阿塔那索夫(John Vincent Atanasoff)是保加利亞移民的後裔,1903年10月4日生於美國紐約州哈密爾頓,是保加利亞科學院外籍院士。曾獲得計算機先驅獎、1990年IEEE授予的「電氣工程里程碑獎」、布希授予的全國技術獎章。
1970年,保加利亞政府授予的Bulgarian Order of Cyril and Methodius,First Class。1978年,入選依阿華州發明家名人堂。1983年,依阿華州立大學校友會授予他傑出成就獎。1995年6月15日,在馬里蘭州的家中去世,享年92歲。
4、馮·諾依曼
馮·諾依曼(John von Neumann,1903~1957),原籍匈牙利,布達佩斯大學數學博士。20世紀最重要的數學家之一,在現代計算機、博弈論、核武器和生化武器等領域內的科學全才之一,被後人稱為「計算機之父」和「博弈論之父」。
第二次世界大戰期間為第一顆原子彈的研製作出了貢獻。為研製電子數字計算機提供了基礎性的方案。晚年,研究自動機理論,著有對人腦和計算機系統進行精確分析的著作《計算機與人腦》。
主要著作有《量子力學的數學基礎》(1926)、《計算機與人腦》(1958)、《經典力學的運算元方法》、《博弈論與經濟行為》(1944)、《連續幾何》(1960)等。
5、姚期智
姚期智,1946年出生於中國上海,計算機學家,2000年圖靈獎獲得者,美國國家科學院院士、美國藝術與科學學院院士。
2004年起在清華大學任全職教授,同年當選為中國科學院外籍院士;2005年出任香港中文大學博文講座教授;2011年擔任清華大學交叉信息研究院院長;2017年2月姚期智放棄美國國籍成為中國公民,正式轉為中國科學院院士,歸屬於信息技術科學部 。
姚期智的研究方向包括計算理論及其在密碼學和量子計算中的應用,最先提出量子通信復雜性,提出分布式量子計算模式,後來成為分布式量子演算法和量子通訊協議安全性的基礎 。
6. 超級計算機的發展歷史
1、第1代:電子管數字機(1946—1958年)
世界上第一台電腦硬體方面,邏輯元件採用的是真空電子管,主存儲器採用汞延遲線、陰極射線示波管靜電存儲器、磁鼓、磁芯;外存儲器採用的是磁帶。軟體方面採用的是機器語言、匯編語言。應用領域以軍事和科學計算為主。特點是體積大、功耗高、可靠性差。速度慢(一般為每秒數千次至數萬次)、價格昂貴,但為以後的計算機發展奠定了基礎。
2、第2代:晶體管數字機(1958—1964年)
硬體方的操作系統、高級語言及其編譯程序。應用領域以科學計算和事務處理為主,並開始進入工業控制領域。特點是體積縮小、能耗降低、可靠性提高、運算速度提高(一般為每秒數10萬次,可高達300萬次)、性能比第1代計算機有很大的提高。
3、第3代:集成電路數字機(1964—1970年)
硬體方面,邏輯元件採用中、小規模集成電路(MSI、SSI),主存儲器仍採用磁芯。軟體方面出現了分時操作系統以及結構化、規模化程序設計方法。特點是速度更快(一般為每秒數百萬次至數千萬次),而且可靠性有了顯著提高,價格進一步下降,產品走向了通用化、系列化和標准化等。應用領域開始進入文字處理和圖形圖像處理領域。
4、第4代:大規模集成電路機(1970年至今)
硬體方面,邏輯元件採用大規模和超大規模集成電路(LSI和VLSI)。軟體方面出現了資料庫管理系統、網路管理系統和面向對象語言等。特點是1971年世界上第一台微處理器在美國矽谷誕生,開創了微型計算機的新時代。應用領域從科學計算、事務管理、過程式控制制逐步走向家庭。
電子計算機(electronic computer),通稱電腦,簡稱計算機(computer),是現代的一種利用電子技術和相關原理根據一系列指令來對數據進行處理的機器。電腦可以分為兩部分:軟體系統和硬體系統。第一台電腦是1946年2月15日在美國賓夕法尼亞大學誕生的ENIAC通用電子計算機。
計算機所相關的技術研究叫計算機科學,以數據為核心的研究稱為信息技術。人們把沒有安裝任何軟體的計算機稱為裸機。隨著科技的發展,現在新出現一些新型計算機有:生物計算機、光子計算機、量子計算機等。
7. 西蒙·克雷的人物生平
西蒙·克雷1925年9月出生在美國威斯康星州的一個工程師世家。在參加陸軍做了幾年電工後, 克雷到威斯康星大學和明尼蘇達大學繼續深造,獲電氣工程學士和碩士學位。克雷先後在工程研究學會和雷明頓·蘭德公司從事計算機研究。在那裡,他設計出他的第一台計算機ERA1101。
1960年,剛成立三年的控制數據公司(CDC)接受美國原子能委員會的委託,涉足萬難之險的巨型機領域。
當時CDC公司的電腦總設計師就是年僅31歲的克雷,曾經是UNIVAC設計小組的成員。他是一位性格內向的「隱士」般人物,念念不忘的是建造心目中的巨型機,甚至想「隱退」回家去獨自研究。CDC慷慨地滿足了克雷的願望,在距離總部80英里的密林深處為他建立了一個實驗室。
克雷帶領他的研究小組,遠遠避開「人世」。小組僅有34人,包括克雷本人在內,也只有2位博士。1963年8月,克雷終於從「密林」深處復出,把一台被他親切稱作「簡單的蠢東西」 —— CDC6600超級計算機公布於世。CDC6600是真正意義上的超級計算機,共安裝了35萬個晶體管,運算速度為1Mflops。至1969年,克雷研製的CDC6600以及改進型CDC7600巨型機共售出150餘台。
與比爾·蓋茨這樣精明的計算機商人不同,克雷是一個典型的工程師。曾經整整四個春秋,謝絕一切社交活動,埋頭繪制圖紙、製作零件。連著名的學術團體的頒獎,他也不願拋頭露面,為此博得了「叢林隱士」的綽號。克雷生平極少發表演說。
《國家電子》曾經描述過這么一件有趣的事情。「他是超級計算機領域的托馬斯·愛迪生」,有人對蘋果公司創始人斯蒂夫·喬布斯說,他建議購買一台克雷超級計算機來幫助設計下一代蘋果機。聽到這個情況,克雷樂了:「實在是有趣,我正在使用一台蘋果電腦,用來模擬克雷3號。」
8. 中國超級計算機發展歷史3000字
我國計算機研製工作起源於1956年制定的《全國年科技規劃》。同年9月中科院籌建計算技術研究所。1957年秋季決定以蘇聯M-3型計算機資料為藍本,由中科院計算所與北京有限電廠合作研製計算機。1958年8月完成生產調試,該機由800根電子管、2000個氧化銅元件、10000個阻容元件組成,分裝400個插件,插入3個機櫃。由於氧化銅元件性能不穩定,後改用鍺二極體。全機於1959年3月開始試算。不久,計算所三室成功地為該機配置了磁芯存儲器,運算速度從以磁鼓作存儲器時的每秒30次提高到每秒1800次。1959年8月1日投入運行,可執行短程序。738廠共生產了38台,並改名為103型計算機(即DJS-1型),供各單位使用。
中國超級計算機歷史
世界上第一台數字電子計算機誕生於1946年,中國電子計算機的科研、生產和應用是從上世紀五十年代中後期開始的。1956年,周總理親自主持制定的《十二年科學技術發展規劃》中,就把計算機列為發展科學技術的重點之一,並籌建了中國第一個計算技術研究所——中國科學院計算技術研究所。1957年,哈爾濱工業大學研製成功中國第一台模擬式電子計算機。1958年8月1日,我國第一台數字電子計算機——103機誕生。
以邏輯電路器件作為標志,到目前為止的電子計算機可以分為四代。此外還有「第五代」即人工智慧計算機和「第六代」即生物計算機的說法。每一代計算機,都比前一代更小、更快,技術工藝要求更高,價錢也更便宜。中國科學家研製從第一代到第四代計算機的工作,幾乎貫穿於整個毛澤東時代。
第一代計算機採用電子管。美國研製出第一代計算機用了4年(1943-1946,標志:賓夕法尼亞大學莫爾學院的ENIAC),而中國通過學習蘇聯的技術,僅用3年就完成了(1956-1958,中科院計算所的103機),並生產了38台。
第二代計算機採用晶體管。美國從第一代計算機進入第二代計算機花了9年時間(1946-1954,標志:貝爾實驗室的TRADIC),中國用了7年(1958-1964,標志:哈爾濱軍事工程學院,即國防科技大學前身的441B機),生產了約200台。
第三代計算機採用中、小規模集成電路。這段發展過程美國用了11年(1954-1964,標志:IBM公司的IBM360),中國用了7年時間(1964-1970,標志:中科院計算所的小規模集成電路通用數字電子計算機「111機」)。
1965年,中國自主研製的第一塊集成電路在上海誕生,僅比美國晚了5年。在此後的歲月里,盡管國外對我國進行技術封鎖,但這一領域的廣大科研工作者和工人階級,發揚自力更生和艱苦奮斗的精神,依靠自己的力量建起了中國早期的半導體工業,掌握了從拉單晶、設備製造,再到集成電路製造全過程,積累了大量的人才和豐富的知識,相繼研製並生產了DTL、TTL、 ECL等各種類型的中小規模雙極型數字邏輯電路,支持了國內計算機行業。當時具備這種能力的國家除中國外,只有美國、日本和蘇聯。
我國的超級計算機研製起步於60年代。到目前為止,大體經歷了三個階段:第一階段,自60年代末到70年代末,主要從事大型機的並行處理技術研究;第二階段,自70年代末至80年代末,主要從事向量機及並行處理系統的研製;第三階段,自80年代末至今,主要從事MPP系統及工作站集群系統的研製。經過幾十年不懈地努力, 我國的高端計算機系統研製已取得了豐碩成果,「銀河」、「曙光」、「神威」、「深騰」等一批國產高端計算機系統的出現,使我國成為繼美國、日本之後,第三個具備研製高端計算機系統能力的國家。
1958年5月我國開始了第一台大型通用電子計算機-104機研製,以前蘇聯當時正在研製的БЭСМ-II中型計算機為藍本,中科院計算所、四機部(15所)、七機部(706所)和總參56所的科研人員與北京有線電廠(738廠)密切配合,於1959年9月完成研製任務。104電子管計算機有22個機櫃,主機、電機組機房各佔地200平方米。全機共用4200個電子管,4000個鍺晶體二極體。字長40二進位,內存使用直徑2mm的環形鐵淦氧磁心體,容量為4096字,機器時鍾頻率500KHz,運算速度每秒約一萬次浮點運算,運行功率為100千瓦。1958年10月完成部件生產,1959年4月完成調試。 104機共生產了7台。為使計算機產業化,保證整機配套,60年代中期,全國建立了11家計算機主機和外部設備廠,職工人數1萬3千人。分布在北京、上海、天津、貴州、黑龍江、山東、江蘇等地。1970年之前,僅738廠就生產了18種類型的174台晶體管計算機。
我國在研製第一代電子管計算機的同時,已開始研製第二代晶體管計算機。1958年7月,中科院應用物理所王守武與林蘭英等人,研製出我國第一根硅單晶;並開始籌建我國第一個晶體管廠——中科院109廠,從事鍺高頻晶體管的批量生產。該廠為計算所研製109乙型晶體管計算機(浮點32二進制位、每秒6萬次),提供了12個品種、14.5萬多隻鍺晶體管。
1964年3月,二機部(主管核工業)提出要在1967年底前,使用約20萬次的大型計算機。3月20日,中科院計算所在109乙型基礎上,開始研製109丙計算機。1967年4月,完成機器調試,開始進行試算,8月進行驗收鑒定。該機所需硅晶體管和鍺晶體管,由109廠和公安部遼河實驗工廠生產。109丙機是六十年代中期我國自行設計的比較成熟的大型計算機,字長48位,平均運算速度每秒11.5萬次。在國內首次採用了自行研製的匯編語言和BCY演算法語言,並建立了管理程序。該機共生產兩台,為用戶運行了15年,有效算題時間10萬小時以上,在我國核武器研製工程中發揮了重要作用,被國防科工委譽為「功勛計算機」。
"銀河"系列超級計算機
在國防科技大學計算機學院寬敞明亮的機房裡,矗立著一個紅黃兩色相間的大機櫃。這就是我國自行設計和研製的第一台每秒運算速度達億次的超級計算機——「銀河—I」。它的誕生,使我國成為繼美國、日本之後第三個能獨立設計和研製超級計算機的國家。
研製「銀河」超級計算機的難度不是一般人能想像的:當時文革剛結束,國家百廢待興,我國氣象部門急需巨型機做中長期天氣預報,航空航天部門急需超級計算機以減少昂貴的風洞實驗經費,石油勘探部門急需超級計算機進行三維地震數據處理。有一個部門租用了外國一台中型計算機,卻要由外方控制使用,算什麼題目都要交給人家,中國人不得進入主控室。為了研製新一代導彈核武器,必須進行大量的數值計算和模擬來計算核武器的殺傷效能等等數據,顯然不能再靠手搖計算機+人海戰那麼幹了。
1975年10月和1977年秋,時任國防科工委主任的張愛萍上將先後兩次指示國防科技大學計算機研究所對巨型機研製進行調研。在此基礎上,國防科工委於1977年11月14日向黨中央和中央軍委呈交了「關於研製巨型機」的請示報告,黨中央和中央軍委11月26日就批准了國防科工委的報告。1978年3月,中央軍委主席鄧小平同志專門聽取了關於計算機發展情況的匯報,明確由國防科工委系統承擔億次機研製任務,張愛萍將軍為該機命名「銀河」。
國防科大的前身是1953年創建於哈爾濱的中國人民解放軍軍事工程學院,1958年「哈軍工」研製出我國第一台電子管計算機。由於歷史原因,1966年「哈軍工」退出軍隊序列,1970年學院主體南遷長沙,更名長沙工學院,直至1978年才變更為國防科技大學。面對小平同志的信任與重託,時任國防科大計算機研究所所長的慈雲桂教授立下軍令狀。
1983年12月4日,是我國計算機技術發展史上永遠值得紀念的日子。這一天,我國自行研究與設計的第一台億次巨型計算機提前一年研製成功,通過鑒定;它的誕生標志著我國計算機技術水平踏上了一個新台階。
"神威"系列超級計算機
1996年為加強我國高端並行計算機系統的研製,國家並行計算機工程技術中心正式掛牌成立,開始了神威系列大規模並行計算機系統的研製。1999年神威系列機的第一代產品——神威Ⅰ型巨型機落戶北京國家氣象局,系統峰值為3840億次浮點運算,該機在實際應用中取得了很好的效果。於此同時,為順應國際潮流他們還同步開展了神威「新世紀」集群系統的研製。現已成功推出A、P兩個系列的「新世紀」集群系統,其中A系列採用Alpha21264處理器,P系列採用Intel Xeon處理器,兩款的最大規模均可擴至千餘節點。目前該系統已廣泛地應用於石油、物探、生物、氣象和材料分析等各個領域。
上世紀80年代末90年代初,世界計算機領域悄悄地孕育著一場革命,傳統的向量機發展受到了限制,大規模並行機悄然問世。金怡濂教授敏銳地洞察到這一新的發展趨勢是實現中國計算機跨越發展的一次重要機遇。與此同時,機遇也落到了他的身上,他擔任了國家重點工程———「神威」巨型計算機系統的總設計師。
金怡濂教授當即提出了一個我國超大規模巨型計算機研製的全新的跨越式的方案。這一方案不僅當時在國內尚無先例,而且把巨型機的峰值運算速度從每秒10億次跨越到每秒3000億次以上,跨越了兩個數量級。在國家並行計算機工程技術研究中心召開的「神威」機研製方案論證會上,許多人對此方案表示驚訝、懷疑,甚至反對,提出繼續搞比較保險的傳統機型。金怡濂力排眾議:「不挑戰就會失去競爭的機會,不突破就沒有中國巨型機的崛起。」經過他的精闢分析,與會專家最終通過了他提出的總體方案。實踐證明,這是一個具有戰略意義的跨越,闖出了一條中國巨型機趕超世界先進水平的發展道路。
氣象預報是超級計算機最重要的應用領域之一。在神威Ⅰ型機上運行的「集合天氣預報系統」採用了32套原始數據,輸入計算機進行運算,然後得出32個結果,再運用氣象學的知識和統計的規律,在這個結果群里,找出可能性最大的未來天氣的情況。以往10天的天氣數值預報,在百億次機上運算大約需要640小時,等預報結果出來時,就已經不是「預報」了。利用「神威」機進行運算,則只需要8小時。
「神威」機的另一項重要的應用就是石油勘探。要開採石油,必須鑽井。打一口井耗資巨大,差不多要幾百萬甚至上千萬,如果選擇的鑽井地點有偏差,那麼投入的人力、財力、物力就會全部浪費,損失巨大。因此提前的精確測算格外重要。
在認為可能的地方進行人工爆破,然後搜集爆破後的反應,記錄它的反射弧,把這些數據送到計算機上進行處理,地質專家再根據得出的結論分析石油的分布。應用「神威」機後,可以明顯提高分析面積和准確程度。
「神威」機在石油領域的另一個重要應用是「油藏模擬系統」。類似大慶那樣的老油田,油采出來還要注水平以衡壓力。現在地下還剩下多少油,也是需要大量的計算。用普通的工作站,可能要算一個月才有結果,而為了提高准確度,一套程序要算好幾遍。一次就要一個月,顯然達不到要求。用了神威機之後,由一個月變成了一個星期,現在變成了幾個小時。
"深騰"系列超級計算機
90年代末以生產個人電腦和伺服器著稱的聯想集團,也加入了研製高端計算機系統的行列,且一鳴驚人。2002年由該集團研製的運算速度超過每秒萬億次浮點運算的「深騰1800」高端計算機系統在北京中關村誕生。它是我國第一台由企業研製開發的萬億次級計算機產品,標志著國內大型IT企業開始進入高性能計算領域的研究開發。在當年11月公布的全球高性能計算機TOP500排行榜中,「深騰1800」以每秒1.046萬億次浮點運算的實測性能排在第43位,這也是我國企業生產的高端計算機系統首次入圍TOP500。此外,該集團還於1999年和2000年分別推出NS10000及NS20000高性能伺服器集群系統,同期從事高性能集群系統研究的還有清華大學和上海大學等單位。1999年由清華大學研製的「探索108」大型群集計算機系統及高效能網路並行超級計算機THNPSC-1問世,其最高浮點計算速度達到每秒300億次;2000年由上海大學研製的集群式高性能計算機系統——自強2000-SUHPCS在上海誕生,其峰值速度為每秒3千億次浮點運算。
中國超級計算機譜系表
國防科技大學計算機研究所——「銀河」系列
銀河-Ⅰ1983年 運算速度每秒 1 億次
銀河-Ⅱ 1994年 運算速度每秒 10 億次
銀河-Ⅲ 1997年 運算速度每秒 130 億次
銀河-Ⅳ 2000年 運算速度每秒 1萬 億次
天河一號 2010年 運算速度每秒 2507萬億次(2010年世界超級計算機排名世界第一)
中科院計算技術研究所——「曙光」系列
曙光一號 1992年 運算速度每秒 6.4 億次
曙光-1000 1995年 運算速度每秒 25 億次
曙光-1000A 1996年 運算速度每秒 40 億次
曙光-2000Ⅰ 1998年 運算速度每秒 200 億次
曙光-2000Ⅱ 1999年 運算速度每秒 1117 億次
曙光-3000 2000年 運算速度每秒 4032 億次
曙光-4000L 2003年 運算速度每秒 4.2 萬億次
曙光-4000A 2004年 運算速度每秒 11 萬億次
曙光-5000A 2008年 運算速度每秒 230 萬億次
曙光-星雲 2010年 運算速度每秒 1271 萬億次(世界第三台達到千萬億次的超級計算機)
國家並行計算機工程技術中心——「神威」系列
神威-Ⅰ 1999年 運算速度每秒 3840 億次
神威3000A 2007年 運算速度每秒 18 萬億次
神威藍光 2010年 運算速度每秒 1100 萬億次 (我國第一台全部採用國產CPU的超級計算機)
聯想集團——「深騰」系列
深騰1800 2002年 運算速度每秒 1 萬億次
深騰6800 2003年 運算速度每秒 5.3 萬億次
深騰7000 2008年 運算速度每秒 106.5萬億次
深騰X 在研 運算速度每秒 1000 萬億次
9. 任務一:計算機發展史上都有哪些重要的科學家
1、馮·諾依曼(John Von Neumann , 1903-1957):美籍匈牙利裔科學家、數學家,被譽為「電子計算機之父」.1945年,馮·諾依曼首先提出了「存儲程序」的概念和二進制原理,後來,人們把利用這種概念和原理設計的電子計算機系統統稱為「馮.諾曼型結構」計算機.馮.諾曼結構的處理器使用同一個存儲器,經由同一個匯流排傳輸.馮·諾依曼的主要貢獻就是提出並實現了「存儲程序」的概念.由於指令和數據都是二進制碼,指令和操作數的地址又密切相關,因此,當初選擇這種結構是自然的.但是,這種指令和數據共享同一匯流排的結構,使得信息流的傳輸成為限制計算機性能的瓶頸,影響了數據處理速度的提高.
2、阿蘭·麥席森·圖靈(Alan Mathison Turing,1912.6.23—1954.6.7),英國數學家、邏輯學家,他被視為計算機之父.1936年,圖靈向倫敦權威的數學雜志投了一篇論文,題為「論數字計算在決斷難題中的應用」.在這篇開創性的論文中,圖靈給「可計算性」下了一個嚴格的數學定義,並提出著名的「圖靈機」(Turing Machine)的設想.「圖靈機」不是一種具體的機器,而是一種思想模型,可製造一種十分簡單但運算能力極強的計算裝置,用來計算所有能想像得到的可計算函數.「圖靈機」與「馮·諾伊曼機」齊名,被永遠載入計算機的發展史中.1950年10月,圖靈又發表了另一篇題為「機器能思考嗎」的論文,成為劃時代之作.也正是這篇文章,為圖靈贏得了「人工智慧之父」的桂冠.
3、克勞德·香農(Claude Elwood Shannon,1916-2001)1916年4月30日誕生於美國密西根州的Petoskey.科學家,現代資訊理論的著名創始人,資訊理論及數字通信時代的奠基人.1948年香農長達數十頁的論文「通信的數學理論」成了資訊理論正式誕生的里程碑.在他的通信數學模型中,清楚地提出信息的度量問題,他把哈特利的公式擴大到概率pi不同的情況,得到了著名的計算信息熵H的公式:H=∑-pi log pi.如果計算中的對數log是以2為底的,那麼計算出來的信息熵就以比特(bit)為單位.今天在計算機和通信中廣泛使用的位元組(Byte)、KB、MB、GB等詞都是從比特演化而來.「比特」的出現標志著人類知道了如何計量信息量.香農的資訊理論為明確什麼是信息量概念作出決定性的貢獻.
4、赫伯特•亞歷山大•西蒙(1916年6月15日--2001年2月9日 Herbert Alexander Simon ):美國科學家,他是20世紀科學界的一位奇特的通才,在眾多的領域深刻地影響著我們這個世代.他學識淵博、興趣廣泛,研究工作涉及經濟學、政治學、管理學、社會學、心理學、運籌學、計算機科學、認知科學、人工智慧等廣大領域,並做出了創造性貢獻,在國際上獲得了諸多特殊榮譽.1956年夏天 數十名來自數學、心理學、神經學、計算機科學與電氣工程等各種領域的學者聚集在位於美國新罕布希爾州漢諾威市的達特茅斯學院,討論如何用計算機模擬人的智能,並根據麥卡錫的建議,正式把這一學科領域命名為「人工智慧」.西蒙參加了這個具有歷史意義的會議,而且他們帶到會議上去的「邏輯理論家」是當時唯一可以工作的人工智慧軟體,引起了與會代表的極大興趣與關注.因此,西蒙、紐厄爾以及達特茅斯會議的發起人麥卡錫和明斯基被公認為是人工智慧的奠基人,被稱為「人工智慧之父」.1957年 西蒙與別人合作開發了IPL語言(1nformation Processing Language).在AI的歷史上,這是最早的一種AI程序設計語言,其基本元素是符號,並首次引進表處理方法.1966年 西蒙、紐厄爾和貝洛爾(Baylor)合作,開發了最早的下棋程序之一MATER. 1970年 在研究自然語言理解的過程中,西蒙發展與完善了語義網路的概念和方法,把它作為知識表示(knowledge representation)的一種通用手段,並取得很大成功.1972年7月 作為美國計算機科學家代表團成員之一第一次到中國訪問.之後又9次來華訪問.1975年 他和艾倫•紐厄爾因為在人工智慧、人類心裡識別和列表處理等方面進行的基礎研究,榮獲計算機科學最高獎——圖靈獎.1976年 西蒙和紐厄爾給「物理符號系統」 下了定義,提出了「物理符號系統假說」PSSH(Physical Symbol System Hypothesis),成為人工智慧中影響最大的符號主義學派的創始人和代表人物,而這一學說則鼓勵著人們對人工智慧進行偉大的探索.這也是兩人在人工智慧中做出的最基本的貢獻.1976—1983年間 西蒙和蘭利(Pat W.Langley)、布拉茨霍夫(Gary L.Bradshaw)合作,設計了有6個版本的BACON系統發現程序,重新發現了一系列著名的物理、化學定律,證明了西蒙曾多次強調的論點即科學發現只是一種特殊類型的問題求解,因此也可以用計算機程序實現.
5、巨型機之父」西蒙·克雷.誰最早提出了超級計算機的概念?至今存在很大的爭議.有人說是最早開發集成電路的肖克利在自己的工作日記中透露了超級計算機的構思,也有人說是當時為軍方服務的LawrenceLivermore國家實驗室的想法.但從真正意義上來說,研發出符合超級計算機定義產品的人應該是西蒙·克雷(S. Cray)博士,此人後來被西方稱為「巨型機之父」.西蒙·克雷1925年9月出生在美國威斯康星州的一個工程師世家.克雷先後在工程研究學會和雷明頓·蘭德公司從事計算機研究.在那裡,他設計出他的第一台計算機ERA1101.1963年8月,克雷終於從「密林」深處復出,把一台被他親切稱作「簡單的蠢東西」 —— CDC6600超級計算機公布於世.CDC6600是真正意義上的超級計算機,共安裝了35萬個晶體管,運算速度為1Mflops.至1969年,克雷研製的CDC6600以及改進型CDC7600巨型機共售出150餘台.(美國能源部勞倫斯·伯克利國家實驗室對超級計算機的定義是由八個或更多的計算節點組成、作為單個高性能機器工作的集群.通俗點講,超級計算機就是能夠進行大規模、超速運算的計算機.)