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“百亿亿次超级计算机”时代 无论机器人统治世界之说是否会让人感到恐惧，但是研制更先进机器的想法并没有因此止步。近日，据计算机科学家们预测，到2020年，每秒钟可进行上百亿亿次数学运算的超级计算机将诞生。这种超级计算机运算速度将比今天最强大的超级计算机至少快1000倍，相当于5000万台笔记本电脑同时工作。 
近年来，美国、中国、日本、欧盟和俄罗斯都在投入巨资研究超级计算机，2月份欧盟还宣布将研制超级计算机的经费提高一倍，投资提高到16亿美元（约合100亿元人民币）。到2020年，人类将迎来一个“百亿亿次超级计算机”的时代，英国女王大学电子学院教授德米特里斯·尼科洛普洛斯（Dimitrios Nikolo poulos）说：“它是超级计算机技术即将征服的下一个高峰。”
随着技术的不断进步，一个新运算时代——exaFLOPS级运算正朝我们走来。科学家表示未来的exaFLOPS级计算机运算速度至少可达到目前最强大的超级计算机的1000倍。
在这个十年结束时，exaFLOPS级计算机便可成为现实并投入使用，开启科学发现的一个新篇章。计算机科学家利用FLOPS(每秒浮点运算次数的英文首字母缩写)衡量超级计算机的性能，exa是exascale的前缀，意为“百万兆”。exaFLOPS级计算机每秒的运算次数相当于5000万台笔记本电脑。英国贝尔法斯特女王大学电子学学院教授迪米特里奥斯-尼科罗普洛斯表示：“exaFLOPS是高性能运算的下一个疆界。”
尼科罗普洛斯指出，当前运算速度最快的超级计算机可达到petaFLOPS级(1peta为10的15次方)，每秒运算次数超过1000万亿。第一台突破petaFLOPS的超级计算机是IBM的“走鹃”，2008年实现这一成就。不过，“走鹃”的最快头衔并没有保持很久。2009年，美国橡树岭国家实验室的Cray“美洲虎”运算速度达到1.75petaFLOPS，取代“走鹃”，成为第一。 
Cray美洲豹超级计算机
Cray“美洲虎”超级计算机，每秒运算速度超过1000万亿次。这台超级计算机位于美国的橡树岭国家实验室，占地面积超过5000平方英尺(约合464平方米)。2009年，它成为世界上运算速度最快的计算机。
根据追踪高性能运算发展趋势的TOP500排行榜，当前运算速度最快的超级计算机是日本的KComputer，由富士通公司研制。这台超级计算机安装在神户的理化学研究所高级计算科学研究所，运算速度超过10petaFLOPS，是排名第二的中国NUDTYHMPP的3倍，后者达到2.57petaFLOPS。尼科罗普洛斯说：“高性能超级计算机采用数千个处理器，安装时需要足球场大小的空间以及大量计算机架。”
日本超级计算机“京”
当前世界上最快的超级计算机是日本的KComputer，配备了864个机柜。照片展示了其中一个机柜。
日本“京”(KComputer)超级计算机
KComputer安装在神户的理化学研究所高级计算科学研究所，采用88128个处理器。
KComputer采用88128个处理器，配备了864个机柜。尼科罗普洛斯指出，exascale级计算机的个头并不会更大，甚至有可能更小一点。但所采用的处理器数量远远超过当前的超级计算机，在100万到1亿个之间。他说：“研制超级计算机仍面临严峻的技术挑战，其中最大的挑战就是能耗。超级计算机的能耗通常不具有可承受性。根据当前的预测，exascale级计算机的能耗可达到100兆瓦特，为exascale级计算机建造一个满足能量需求的设施并不具有可行性。”
CDC6600被誉为世界上第一台超级计算机，由美国人西摩-克雷设计，1964年完工。每秒浮点运算次数超过100万。
克雷设计的另一台超级计算机名为“克雷1”号，1976年投入使用，每秒浮点运算次数超过1亿次。
计算机的处理器是最大的耗能大户，耗能在总能耗中的比重达到40%到50%左右，但尼科罗普洛斯表示存储器正在快速追赶处理器。他说：“改变处理器和存储器使用的材料和结构对exascale级计算机能否取得成功至关重要。我们已开始了解到exascale级计算机在硬件、软件和应用方面面临的挑战。目前，我们正处在确定研究方向的阶段。”
exascale级计算机可用于很多科学研究领域，帮助科学家得出重要发现。航空航天工程学、天体物理学、生物学、气候建模和国家安全领域都需要借助高性能超级计算机。橡树岭国家实验室公共信息官比尔-卡巴格指出，exascale级计算机在供电和经济可承受性方面面临非常严峻的挑战。他说：“这些都是非常严峻的问题，需要研发一系列超前技术才能加以解决。目前，我们正投入所有可能的资源，解决这些问题。”
越来越多的人对从整体上研究社会行为产生浓厚兴趣。这种研究需要进行大规模模拟，了解人与人之间如何互动、交流以及活动方式，因此需要借助exascale级计算机。”[返回频道首页]
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