天河一号：超级计算机异军突起

　　从2009年到2010年，中国的超级计算机研发处于里程碑式的进程。2009年9月国防科技大学研制的天河一号，峰值速度达到每秒1206万亿次双精度浮点运算（Flops），排名世界第五。我国成为继美国之后，第二个建成千万亿次（P级）计算机的国家。

　　2010年8月，天河一号二期系统在天津升级完成，峰值速度达到4700万亿次Flops，持续速度为2566万亿次Flops（LINPACK实测值），在2010年11月世界超级计算机排名中列第一；同时，曙光星云超级计算机以持续速度1271万亿次排名世界第三。这一排名公布后世界关注，反响强烈而广泛。

　　在天河一号A的系统结构设计中，将异构的CPU和GPU（图像处理器）结合起来并行运算，大大加快了计算速度。机内选用数千颗Tesla M2050 GPU，每颗GPU包含数以百计的并行核心。这种异构系统不但速度快，而且体积小、功耗少、价格低。

　　超级计算机的发展阶段常被分为G级（109）、T级（1012）、P级（1015）、E级（1018）。有趣的是，人类的计算机能力大约每十年登上一级。2008年，IBM的走鹃（Roadrunner）首先进入P级（其峰值速度为1.376PFlops）。人类的下一个目标是造出艾级（1018）计算机，专家估计时间为2018年。目前美国的公司、军方和国家实验室都在为此努力。但要到达这一目标，路上困难重重。

　　首先是处理器芯片。当芯片速度达3G赫之后，因散热困难，提高速度的进度便会趋缓，为了保持运算速度的增长，只能采用多核并行计算。估计到2015年，微处理器速度会达20TFlops（每片集成5000核），而一台艾级计算机则要用5万～10万个这样的处理器。

　　因此，艾级计算机将面临功耗巨大（估计为50MW～100MW）、可靠性差（严重到平均1个故障/小时）、并行程序困难而低效、应用模型趋于复杂等等挑战。要战胜这些挑战，需要从芯片、系统、结构、制造工艺、系统软件和应用模型等多方面进行突破。尽管目前这些突破有“山穷水尽”之叹，但根据以往经验，也总会有“柳暗花明”之时。但不知最先越过1018运算速度里程碑的是哪一家计算机“超级英雄”。

　　嫦娥二号：中国登月的定位侦察

　　2010年10月1日18时59分57秒，嫦娥二号卫星成功发射，19时25分准确进入地月转移轨道，10月27日至29日完成对月球虹湾区域成像，此乃嫦娥三号的着陆地点。11月8日温家宝总理为月球虹湾局部影像图揭幕，标志着嫦娥二号探月任务圆满成功。

　　和三年前的嫦娥一号不同，嫦娥二号实现了以长征三号运载火箭直接将卫星发射至地月转移轨道。中国科技专家通过大规模的仿真分析和优化计算，确定了最优轨道；通过对卫星飞行的精确测算、控制、修正与制动，使卫星实现近月点15公里，远月点100公里的椭圆形轨道飞行；通过专门研制的CCD立体相机，在1.5公里/秒的高速相对移动条件下，拍摄下分辨率优于1.5米的高质量图像并传回地面，从而胜利完成为嫦娥三号探路的先行任务。

　　胡锦涛总书记在2010年12月20日的庆祝大会上指出：“嫦娥二号任务工程目标和科学目标的实现，不仅突破了一批核心技术和关键技术、取得了一系列重大科技创新成果，而且带动了我国基础科学和应用技术深入发展，推动了信息技术和工业技术交叉融合，进一步形成和积累了中国特色重大科技工程管理方式和经验，培养造就了高素质科技人才和管理人才队伍。这对深入开展深空探测活动、推进我国航天事业、建设先进国防科技工业具有重大意义。”

　　还要提及的是，发射嫦娥二号的长征系列运载火箭在近两年来发射了27颗不同类型的卫星，高密度发射捷报频传。如资源三号卫星利用3S技术监测环境和灾害的发生；风云气象卫星提高了天气预报的准确性；北斗定位卫星系统将提供精确导航支撑；遥感卫星已广泛用于国土普查、作物估产、森林调查和城市规划；广播电视卫星保障了世博会、亚运会的信息传输等等，它们有力地促进了我国的科学发展。