爱华网天河1号超级计算机
为世界首次，可用于高准确度的气象预报等
本报北京6月8日电 ,近日，由中国科学技术大学潘建伟院士领衔的量子光学和量子信息团队的陆朝阳、刘乃乐研究小组，在国际上首次成功实现了用量子计算机求解线性方程组的实验。
相关成果发表在6月7日出版的《物理评论快报》上，审稿人评价“实验工作新颖而且重要”，认为“这个算法是量子信息技术最有前途的应用之一”。
据介绍，线性方程组广泛应用于几乎每一个科学和工程领域。日常的气象预报，就需要建立并求解包含百万变量的线性方程组，来实现对大气中温度、气压、湿度等物理参数的模拟和预测。而高准确度的气象预报则需要求解具有海量数据的方程组，假使求解一个亿亿亿级变量的方程组，即便是用现在世界上最快的超级计算机也至少需要几百年。
美国麻省理工学院教授塞斯·罗伊德等提出了用于求解线性方程组的量子算法，认为借助量子计算的并行性带来指数级的加速，将能远远超越现有经典计算机的速度。根据理论预计，求解一个亿亿亿变量的线性方程组，利用GHz时钟频率的量子计算机将只需要10秒钟。
该研究团队发展了世界领先的多光子纠缠操控技术，成功运行了求解一个2×2线性方程组的量子线路，首次从原理上证明了这一算法的可行性。实验的成功标志着我国在光学量子计算领域保持着国际领先地位。
中国天河2号将成全球最新最快的超级计算机
天河1号超级计算机
美国的研究人员正准备迎接中国将再次拥有世界上运算速度最快的电脑这一现实，而且中国的这一地位还有可能保持相当一段时间。
中国的国防科技大学(National University of Defense Technology)上周告知来访的科学家们，中国一台巨型计算机的初次测试结果显示，它有可能在定于本月晚些时候公布的最新一期全球超级计算机500强排行榜上位列第一。
巨型计算机主要被政府机构出于武器设计和情报收集等目的而使用，它们一向被视为国家竞争力的象征，世界运算速度最快计算机的宝座近年来一直被美国、中国和日本这三个国家交替占据。
中国2010年对外公布的一台超级计算机曾短暂成为世界运算速度最快的计算机。但是美国的研究机构又推出了更快的硬件，即田纳西州橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)的一台叫做“泰坦”(Titan)的计算机。
根据上周亲眼看到这一系统的美国超级电脑专家唐加拉(Jack Dongarra)说，中国开发的新系统叫做“天河2号”，使用了来自英特尔的两种不同电脑芯片以及一些国产的电路系统。他发表了这台计算机的具体信息，这些信息早些时候已经被HPCwire网站报道。
唐加拉周三接受采访时说，这是一个真正的系统。它似乎已经可以投入生产。
唐加拉是田纳西大学(University of Tennessee)的教授，也是橡树岭国家实验室的工作成员。他说，中国官员称，该系统理论上的性能峰值是每秒运算54.9千万亿次。他说，在Linpack标准测试中可达到30.65千万亿次，相比之下，橡树岭实验室的系统可达到17.59千万亿次。
美国之前曾经回应过此类挑战，包括运算速度曾经排名第一的来自日本的系统。但是另一名超级计算机专家西蒙(Horst Simon)说，美国能够挑战天河2号的下一台超级计算机预计到2015年才会出现。西蒙是劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的副主任。
美国“泰坦”(Titan)超级计算机
西蒙说，如果有人觉得中国人研究超级计算机只是噱头，这台计算机可以证明他们错了。
他说，美国政府最近对超级计算机进行了零散的投资，而中国的投资一直很稳定。西蒙说，在美国长期占据领导地位的一些领域，中国人已经在参与竞争并且取得成功。
天河2号系统的官方价格还没有公布。天河2号系统是在中国公司浪潮集团(Inspur Co.)的协助下建造的。但是美国的一些研究人员认为价格可能在2亿美元到3亿美元之间。
天河2号是对英特尔一个新产品系列的巨大认可。自从上世纪90年代以来，这家硅谷公司的标准微处理器就一直被用于超级计算机中。但是一些大型计算机近来使用了叫做“图形处理单元”(GPU)的芯片，并因此得到性能上的提升，这些GPU来自英伟达(Nvidia Corp.)等公司。
英特尔的回应是推出了Xeon Phi，这是一种拥有多达61个计算引擎的专业芯片。根据唐加拉的报告，中国新的系统拥有4.8万个Xeon Phi芯片，以及3.2万个传统的Xeon芯片，这些芯片基于一种即将推出的设计，这种设计目前还没有全面普及。
除此之外，这一系统拥有大约4,000个在中国开发的芯片，这些芯片基于一种叫做Sparc的标准设计。唐加拉说，中国官员似乎下定决心减少对美国零部件的依赖。
他不否认日本的政府机构也可能推出一个与天河2号相竞争的系统，但是他认为中国的系统格外令人印象深刻。唐加拉说，在某种意义上，这对美国是个警醒。
申威1600处理器
美国《纽约时报》网站报道，中国以国产微处理器为基础制造出本国第一台超级计算机。这项进步令美国的高效能计算专家吃惊。
新华网引述报道，行业和政府组织本周在济南召开会议，宣布了这一消息。这台名为“神威蓝光”的计算机9月安装在山东省的国家超级计算济南中心。
神威系统每秒能进行约1千万亿次运算，很可能排在世界最快的20台计算机之列。更为重要的是，该系统采用的8700片申威1600微处理器是由本国的一家计算机研究所设计、在上海制造的。
目前，中国比美国、韩国和日本等世界技术领先者使用的最先进的芯片制造技术落后三代。
世界超级计算机TO P50 0项目领导者、美国田纳西大学计算机科学家杰克·唐加拉说：“这有点儿令人吃惊。”
去年秋天，中国的另外一台超级计算机“天河一号A”曾短暂成为世界最快的计算机，引起国际轰动。今年春天，日本富士通公司研发的K计算机取代了它的位置。不过，天河是用美国英特尔公司和英伟达公司生产的处理器制造的，其内部交换系统是由中国技术人员设计的。与此类似，K计算机也是以美国硅谷的太阳微电子公司设计的Sparc芯片为基础的。
神威蓝光高效能计算机
唐加拉博士说，神威的理论峰值计算速度大约是美国最快的计算机的74%，它是由克雷公司制造、安装在美国能源部橡树岭国家实验室的美洲虎超级计算机。神威目前在TOP500排行榜上位列第三。
美国能源部计划制造3台运算速度达1万万亿至2万万亿次的超级计算机。此外，美国正着手一项计划，在2019年以前的某个时候达到每秒百万万亿次的运算速度。不过，大多数计算机科学家说，尚不存在必要的技术。
以现有元件构建的这类计算机耗电量巨大，大约是一个中型核电站的发电量。但唐加拉说，令人感兴趣的是，中国这台新的超级计算机功耗相对较低，大约为1兆瓦。天河的功耗约为4兆瓦，美洲虎约为7兆瓦。
不过，对于这台计算机的冷却技术是否适合未来百万万亿级超级计算机的设计需求存在不同看法。
新神威超级计算机的照片展示了一种复杂的液冷系统，这可能是在设计非常快的计算机上的一项重大进步。总部设在得克萨斯州理查森的Convey超级计算机公司首席科学家史蒂文·沃勒克说：“用好这种冷却技术非常、非常困难。因此我认为，这是一项认真的设计。这项冷却技术有可能扩展至百万万亿级的超级计算机。”
神威蓝光拥有四大特点：一是全部采用国产的CPU；二是Linpack效率高达74.4%，而一般的千万亿次机都在50%左右；三是采用液冷技术，节能；四是高密度，在一个机仓（机柜）里可以装入1024颗CPU，千万亿次规模仅需要9个这样的机仓
上图是神威蓝光的计算机节点，在1U高的机箱中可以放入4个CPU板，每个板上可以装两颗16核的CPU
神威蓝光使用的CPU名叫申威1600，拥有16个核，采用的是RISC架构，主频在1GHz上下
这就是神威蓝光的“心脏”：申威1600实物照
装有两颗申威1600的CPU板
高密度设计：在一个机仓（机柜）里可以装入1024颗CPU，千万亿次规模仅需要9个这样的机仓
在计算节点中采用液冷（据说是使用500元1吨的纯净水）设计也是神威蓝光的一大技术特色，中间是铝制液冷散热板
这是液冷的输入输出口
系统软件也是自主设计的，注意，上图中的虚拟机管理器，跟我们一般服务器中常常提到的VMware、Xen完全不一样，这里主要是对底层硬件资源的虚拟，与上面的轻量操作系统配合使用。毕竟高性能计算领域的应用负载都比较大，很难跑在VMware的虚拟机上
