你的電腦有多快？點開一個網頁只需一秒，渲染一張圖片幾秒出圖，AI寫稿也只需眨眼之間——在日常生活中，我們早已習慣了使用普通計算機時的“快速體驗”。但即便如此，我們對計算機速度的想象仍然停留在“輕量級計算”層面，如響應速度、單任務處理效率等。而超級計算機則告訴我們，真正的“快”，是一種超越人類經驗的存在。

這聽起來像是夸張，但這就是今天的現實。神威·太湖之光這臺中國自主研發的超級計算機，曾以每秒93千萬億次的浮點運算能力（93PFLOPS）登頂全球最快。

所以，超級計算機是什么？神威·太湖之光究竟有多快？這么強大的算力如何做到的，又能用來做什么？筆記本用久了會發燙，超級計算機會嗎？在本系列文章中，我們將一一解答。

神威·太湖之光超級計算機

（圖片來源：國家超級計算無錫中心）

什么是“超級計算機”？

超級計算機是指擁有極高計算速度和強大并行處理能力的計算系統，專門用于處理科學研究、氣候模擬、藥物研發、天體物理等需要大量計算的數據密集型任務。它通常由成千上萬的處理器組成，運行速度遠超普通計算機，能夠在短時間內完成傳統計算機需要數年才能完成的復雜計算。超級計算機早已不是遙不可及的實驗室工具，而是服務于人類社會方方面面的“超級大腦”。

神威·太湖之光超級計算機是世界首臺峰值運算能力超過每秒10億億次、擁有千萬核的超級計算機，它由國家并行計算機工程技術研究中心研制，安裝在國家超級計算無錫中心，它廣泛服務于天氣與氣候模擬、大氣非線性云分辨率模擬、地震過程精確重現、航空航天、海洋科學、先進制造、新材料、生物醫藥、藥物篩選、工業仿真、地球系統數值模擬、油氣勘探等19余個領域，支持100多家單位完成數百項大型科研任務。曾榮獲包括2016年、2017年三項“戈登·貝爾”獎提名（大氣、海洋、材料模擬），2017年獲獎項目實現唐山大地震全流程高精度模擬；并在生物醫藥領域，例如寨卡病毒藥物虛擬篩選項目，將計算時間從幾年縮短至僅4天。該系統累計完成200多項百萬核作業，日均任務數約7000次，利用率超過50%，為國家重大科技戰略和產業創新提供了強有力的計算支撐。

神威·太湖之光到底有多快？

在衡量一臺計算機速度時，科學家通常采用“浮點運算次數”（FLOPS）作為標準單位，它指的是每秒能夠完成多少次小數點運算。例如，計算3.1415×2.718——這類小數的精確運算稱為浮點運算。相比整數運算，浮點運算在科學計算中更為常見，比如模擬氣候變化、分子結構、生物進化、天體軌道等都涉及大量小數計算。因此，浮點運算次數被廣泛用于衡量超級計算機的性能。

那么，超級計算機到底能有多快？神威·太湖之光交出的答案是——Linpack實測性能為每秒93千萬億次浮點運算，即93PFLOPS（PetaFLOPS）。Linpack是超級計算機領域十分權威的性能基準測試工具，用于測量系統的浮點計算能力。并且，神威·太湖之光的理論峰值性能為125PFLOPS，憑借于此，它于2016年登頂全球超級計算機榜首，是當時世界上第一臺突破100PFLOPS理論峰值的超級計算機。

2016年登頂全球超級計算機榜首

（圖片來源：國家超級計算無錫中心）

讀到這里，可能還是有讀者會疑惑：這個“PFLOPS”數值到底意味著多快的速度？我們不妨換一個更直觀的類比——神威·太湖之光一分鐘的計算能力相當全國14億人，每人每秒計算1次，要連續算120年！

這不是一種夸張的比喻，而是真實的換算。它代表著“神威”不僅是快——而是超乎想象地快。

我國自主芯片：助力速度與節能并存

更令人驕傲的是，神威·太湖之光驚人的速度不是靠“堆疊顯卡”實現的，而是采用了完全由我國自主設計的SW26010芯片。每顆芯片擁有260個計算核心，全系統合計超過1065萬個核心，組成龐大的并行計算網絡。與之相比，你的筆記本可能只有4-8個CPU核心，即便是高端的AI訓練工作站，也往往不過數百核心。

此外，它在能效方面也堪稱優異。神威的每瓦計算性能約為6GFLOPS/W（每瓦特60億次浮點運算），意味著它在提供強大算力的同時，還能做到相對節能。要知道，普通家用電腦在跑滿負載時，每瓦功耗轉化的計算效率僅為其數十分之一。

這也解釋了為什么超級計算機不只是“快”這么簡單，而是在龐大規模下依然能穩定、高效地快。

在這個由數據驅動的時代，“算得快”早已不是奢侈品，而是科技創新的基礎能力。神威·太湖之光所代表的，不僅是中國自主研發能力的一次飛躍，更代表著對未來科技格局的深遠影響。我們或許感知不到它的速度，但正在享受它帶來的成果。從“快”到“強”，從“強”到“能用”，神威讓我們明白：科技實力，不在于一時炫目，而在于是否能用十年如一日的算力，支撐起人類文明向更高維度的躍遷。

在本文中，我們了解了超級計算機的基本知識，也領略了神威·太湖之光的驚人算力，還提到了我國自主研發的SW26010芯片。那么，這顆芯片有何特點？自研芯片對我們而言，有什么不可替代的重要性？下一篇文章，我們將圍繞這些問題進行深入探討。

出品：科普中國

作者：楊超（中國科普作家協會）

監制：中國科普博覽