2016年天津超算中心同国防科技大学合作，启动了新一代百亿亿次超级计算机样机系统的研制，目前已经取得了阶段性成果，预计2017年底能够研制成功。

这是天津市人大代表、天津超算中心应用研发工程师张婷出席17日正在此间举行的天津市第十六届人大六次会议时接受记者采访时介绍的。

百亿亿次超级计算机，也称“E级超算”，被全世界公认为“超级计算机界的下一顶皇冠”，它将在解决人类共同面临的能源危机、污染和气候变化等重大问题上发挥巨大作用。

在国家“十三五”高性能计算专项课题中，国防科技大学、中科曙光和江南计算技术研究所同时获批进行百亿亿次超算的原型系统研制项目，形成了中国E级超算“三头并进”的局面。

张婷介绍说，新一代百亿亿次超级计算机预计2020年研制成功并建成投用，它的计算能力将是目前中国首台千万亿次超级计算机“天河一号”的200倍。

除了在计算能力上的拓展，更重要的是技术的突破，它在计算密度、单块计算芯片计算能力、内部数据通信速率等方面都将得到极大提升，而且，它将是国内自主化率最高的超算，包括自主芯片、自主操作系统、自主运行计算环境等。

张婷表示，新一代百亿亿次超级计算机研制成功后，将依托超级计算平台，开展高性能计算、云计算、大数据等方面的综合应用，在支持国家科技创新、支持区域产业服务等方面开展新的应用创新。

超级计算机(chao ji ji suan ji)：能够执行一般个人电脑无法处理的大资料量与高速运算的电脑。其基本组成组件与个人电脑的概念无太大差异，但规格与性能则强大许多，是一种超大型电子计算机。具有很强的计算和处理数据的能力，主要特点表现为高速度和大容量，配有多种外部和外围设备及丰富的、高功能的软件系统。现有的超级计算机运算速度大都可以达到每秒一太(Trillion,万亿)次以上。

超级计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机，多用于国家高科技领域和尖端技术研究，是一个国家科研实力的体现，它对国家安全，经济和社会发展具有举足轻重的意义。是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。

应用概述

作为高科技发展的要素，超级计算机早已成为世界各国经济和国防方面的竞争利器。经过中国科技工作者几十年不懈地努力，中国的高性能计算机研制水平显著提高，成为继美国、日本之后的第三大高性能计算机研制生产国。中国现阶段超级计算机拥有量为22台（中国内地19台，香港1台，台湾2台），居世界第2位，就拥有量和运算速度在世界上处于领先地位，随着超级计算机运算速度的迅猛发展，它也被越来越多的应用在工业、科研和学术等领域。但就超级计算机的应用领域来说中国和发达国家美国、德国等国家还有较大差距。中国超级计算机及其应用的发展为中国走科技强国之路提供了坚实的基础和保证。

巨型计算机实际上是一个巨大的计算机系统，主要用来承担重大的科学研究、国防尖端技术和国民经济领域的大型计算课题及数据处理任务。如大范围天气预报，整理卫星照片，原子核物理的探索，研究洲际导弹、宇宙飞船等，制定国民经济的发展计划，项目繁多，时间性强，要综合考虑各种各样的因素，依靠巨型计算机能较顺利地完成。

超级计算机被称为“经济转型和科学研究加速器”，超级计算机的广泛应用能够带动国家整体科技创新能力的增强。但是中国超级计算机普遍面临硬件性能强大应用领域匮乏的问题，科研机构、高校和企业用户存在超级计算机应用成本过高、软件开发滞后、设备利用率低等问题。面对中国超级计算机的应用不足问题，一些国内服务器主导厂商的努力转变，在2009年浪潮发布“倚天”桌面超级计算机，借助CPU-GPU协同计算加速架构，单机计算能力最高可达每秒4万亿次，真正实现了将超级计算机从庞大的机房和计算中心转移到了用户的桌面。

浪潮还与ISC联合举办“首届中国大学生超级计算机竞赛暨ISC12国际大学生超级计算机竞赛中国区选拔赛”，比赛将使用一项基准性能测试（Linpack测试）和四项应用测试（CPMD、CP2K、Openfoam、Nemo）重点考察参赛队组建的超级计算机的综合性能，具有明显的应用导向，是对参赛队伍超级计算机应用能力的全面考察。大赛主办方浪潮集团也强调，比赛将会成为一个权威、专业、公平的超算应用领域的竞赛和交流平台，推动中国超算的应用研究和人才培养。

单纯的追求超算TOP排行榜位置的“冷战”已成过去，让应用引领计算的时代已然来临。Linpack标准的创始人Jack Dongarra对外表示：这套完全以纵向数值比拼的标准已经过时，而全新的HPCG PDF Link测试平台将会关联主流应用程序中的计算和数据访问模式。应该说Dongarra的观点代表了超算应用的前沿，一场全世界范围内用于横向应用的超级变革早已展开，而在中国更有曙光公司等超算领导者在云计算、大数据领域勇于实践，将创新技术与应用完美结合。应用程序对更复杂计算的需求已变得原来越普遍，这些计算要求有高带宽和低延时的环境，并且需要通过不规则模式访问数据，超级计算机的衡量基准需要经常更新，以保证其能够正确反映出计算机使用方式的变化。

发展现状

技术创新

美国劳伦斯·利弗莫尔（Lawrence Livermore ）国家实验室内，由IBM设计的蓝色基因/L在测试中以每秒 136.8兆的计算速度记录一个高峰值之后恢复了最高点。IBM称，在一次完整的过程中, 系统应该有两倍的动力,即峰值表现超过360 teraflops。

来自德国和美国的研究人员，每年两次颁布动力最为强大的500个计算机的名单。最近的名单出现在德国海德堡举行的国际超级计算机会议上。这些高端计算机都是由各种奇特的制造方法完成，而不是由标准成分组成的。尽管这样，计算机也可以达到一个极高的速度。

过去两年，多数接近最高的500个名单的计算机是由普通的电脑硬盘连同新奇的软件组成。但是现在情况不同了，一些系统开始决定这些排名。举例来说,冠军蓝色基因/L, 是经过特殊设计的系统，同时合并了空前的 65,536 个人处理器,再加之可升级的模版设计。此系统不但比传统的系统更有动力而且也比较紧凑避免了供电不足。IBM 的汤姆斯J 沃森研究中心设计的被称为BGW的蓝色基因机器是本次500名单中的第二名，这进一步说明了此设计理念的正确性。这一系统与蓝色基因/L的模组设计一样，只是有较小的处理器并且只可以记录 91.2 teraflops 峰值处理动力。

中国国家863软件专业孵化器（昆明）基地积极加强与由美国国家工程院院士、美国艺术与科学院院士、世界超级涡轮式刀片计算机之父博士陈世卿领衔的超级计算核心技术和科学家团队的合作，计划引进其拥有完全自主知识产权的具有世界领先技术的超级计算机以及相关行业领域的解决方案，利用超级计算机强大的科学计算、事务处理和信息服务能力，借助其提供信息服务的强大引擎或平台，整合资源，协同作业，解决污染整治对算法、方程、建模、模拟等复杂计算的需求。

亿亿级

美国国防部高级研究计划局（Darpa）正在紧锣密鼓地研制亿亿级（exascale，10的16次方）超级计算机，该 计算机每秒能够进行亿亿次（exaflop）浮点运算，其运行速度将是目前世界上运算速度最快的计算机Jaguar（美洲豹）的1000倍左右。 Darpa在声明中指出，该研究计划的最终目标是“让计算机彻底改头换面”。

据BBC报道，目前，美国能源部橡树岭国家实验室的超级计算机Jaguar的运算速度为每秒1.75千兆次（petaflop，1千兆次即每秒进行10的15次方次浮点运算）。

Darpa已经授权英特尔公司、英伟达公司、麻省理工学院、桑迪亚国家实验室等携手打造该超级计算机，Darpa预计原型机将于2018年研制成功。

Darpa表示，新超级计算机主要用于分析军事设备和传感器产生的海量数据。新研究项目名为“普适高性能计算（UHPC）”，旨在冲破摩尔定律的藩篱。

另据英特尔公司的网站报道，英特尔将联合法国研究机构，建立欧洲Exascale研发中心，共同研发exaflop级别的超级计算机。

早在2006年，日本文部科学省就开始致力研制新一代超级计算机，希望于2012年率先研制出亿亿级超级计算机，预定的研发费用为1230亿日元。

让超级计算机的运算速度达到每秒亿亿次不仅仅是计算机发展史上的一个里程碑，它也将让很多学科跃上新的高度；让科学家和医生更好地理解海量数据；让科学家研 发出新的技术来使云计算达到一定的规模，使庞大的分布式计算机能够模拟现实；帮助研究人员创建三维立体可视图像而非视频游戏来运行无穷无尽的假定推测情 景，以此增加细节的精确度，正如电影《星际迷航系列》中的“全息甲板”等。

亿亿级超级计算机系统也将在高清晰气候模型的设计和制造、生物能源产品的研制、智能栅格的研发以及熔解能源的设计等方面大显身手。

降低能耗和改进软件设计是关键

亿亿级超级计算机的能耗成为研究人员关注的焦点，IBM公司深度计算部门的副总裁戴夫·特瑞克在超级计算机大会上表示，Jaguar超级计算机耗能7兆瓦。 一台只配置中央处理器处理核心的亿亿级超级计算机耗能约20亿瓦特，相当于一个中等规模的原子能核工厂的耗能，降低能耗将成为研究人员考虑的要点。

据 BBC报道，美国军方授权研制新一代超级计算机的厂商也需要研制出一种全新的节能芯片，以减少超级计算机的能耗，也有公司考虑使用将加速器与中央处理器相 结合的混合方式来达到降低能耗的目的。布兰德强调说，使用加速器是实现亿亿级计算机可行性战略的关键所在，应用软件可以利用加速器来首先迈进亿亿级计算的 “大门”。另外，有专家认为，亿亿级超级计算机系统的核心处理器的数量大概在1000万到1亿个之间。特瑞克强调说，运行这么多核心的系统有可能频繁出现故障，必须采取更加灵活有效的方式来重新设计解决这些问题的应用工具。

美国军方正在着力研发全新的计算架构和编程模式，解决传统计算架构遭遇的能源使用问题和计算扩展限制问题。Darpa指出，新超级计算机系统比现有系统“能效高100倍至1000倍，而且性能更高，并且相应的软件编程也比现有的超级计算机系统更容易”。

也有研究人员提出，让超级计算机的设计尽可能简单是关键，目前的很多超级计算机设计都很简单，比如，IBM公司的“红杉”超级计算机的大小只有一个上网本的一半，而且也没有暴露在外面的电线。

美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室先进技术部门助理副主管马克·西格也强调说，设计简洁是关键，亿亿级超级计算机的部件可能比目前的超级计算机要少，IBM公司 的蓝色基因L超级计算机（Blue Gene/L）嵌制了动态随机存储器、电压调控模组以及千兆位以太网，但是，其设计也非常简洁。

新一代超级计算机的成本可能非常高，目前的超级计算机的成本高达1亿美元，即使exascale级超级计算机能够进行工业化的生产，其成本可能为10亿美元左右，这可是一笔巨大的投资。

2016年7月26日，从我国首台千万亿次超级计算机“天河一号”所在的国家超算天津中心获悉，由该中心同国防科技大学联合开展的我国新一代百亿亿次超级计算机样机研制工作已经启动。在样机破解关键技术基础上，下一阶段将开展具体超算研发，届时它将成为国内自主化率最高的超算。[3] 

“π”系统

超级计算机“π”系统23日在上海交通大学上线运行，将支持俗称“人造太阳”的惯性约束核聚变项目等高端科研工程。

据介绍，“π”系统峰值性能达到263万亿次，位列最新全球TOP500榜单第158名。该系统由浪潮公司设计构建，该系统上线将重点支持上海交通大学的教学科研，将成为“IFSA惯性约束聚变科学与应用协同创新中心”的超算核心支持平台。