超級計算機,為何被稱為國之重器?模擬核試驗全靠它,關(guān)系重大

如今中國投入了大量資源用于開發(fā)超級計算機,國已經(jīng)開發(fā)出了天河2號和神威太湖之光等全球屈指可數(shù)的頂級超級計算機,讓一些人疑惑的是表面上看它們似乎無法發(fā)揮什么大作用,那么超級計算機為何被稱為國際重器呢?它在我們的平常生活中到底有什么樣的作用呢?對此有軍迷表示,實際上超級計算機與國家的富強關(guān)系非常重大,它身上承擔(dān)的兩項任務(wù)相當(dāng)艱巨,比如軍事上的模擬核試驗就全靠它,只有擁有更先進的超級計算機才可以研發(fā)更加強大的核武器,而在民用方面超級計算機則可以被用于氣象災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)報和預(yù)測,能為人民群眾的生活降低大量風(fēng)險。

超級計算機顧名思義就是性能極為強悍的計算機,這種計算機體型巨大,擁有數(shù)十個乃至上百個機柜,一臺計算機就足以占據(jù)一整個大樓,但它的性能也遠(yuǎn)比普通計算機強大,一臺超級計算機的性能就相當(dāng)于數(shù)萬臺乃至數(shù)十萬臺普通計算機,因此可以處理對性能需求非常高的任務(wù),如今中國已經(jīng)擁有了天河二號和神威太湖之光兩臺最頂尖的超級計算機,還有天河一號等十幾臺性能略弱一些的超級計算機,是全球超算實力最強大的國家之一。

無論是在軍用還是在民用方面,超級計算機都有非常巨大的意義,挑兩個最為典型的例子,就是軍用方面的核武器模擬實驗和民用方面的自然災(zāi)害預(yù)報,先說軍用方面,上個世紀(jì)美國主導(dǎo)簽署了全面禁止核試驗的公約,中國蘇聯(lián)等五大常任理事國都簽署了這一公約,承諾停止核爆試驗以防對地球環(huán)境造成污染,但這并不意味著五大常任理事國停止了對核武器的研發(fā),實際上各國之所以愿意簽署這一公約,是因為在此前的核試驗中五常都已經(jīng)積攢了足夠的數(shù)據(jù),可以根據(jù)這個數(shù)據(jù)推算出一套能在計算機中運行的核武器模型,不進行實際爆炸也能研發(fā)新型核武器,因此同意聯(lián)合簽署這一公約,借此制約其他國家的核武研發(fā)活動。
如今五大常任理事國研發(fā)新型核武器的主要載體就是超級計算機,利用這套核武器模型,科研人員可以直接在超級計算機中對核武器的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計,然后通過計算精確預(yù)測它的威力等參數(shù),因為超級計算機擁有強大的性能,科研人員可以測試各種可能的結(jié)構(gòu)和參數(shù),實現(xiàn)核武器威力的最大化,相比于實際進行核爆炸顯然要方便快捷得多,當(dāng)然最重要的是對手很難發(fā)現(xiàn)本國利用超級計算機進行新型核武的研發(fā),降低了很多政治成本。

在民用方面,雖然人類如今已經(jīng)擁有了大量先進的氣象探測技術(shù),但直到今天也無法做到較為精確的氣象預(yù)報,原因就是大氣活動實在是太過復(fù)雜,并且還存在蝴蝶效應(yīng),導(dǎo)致大氣活動難以預(yù)測,地球的地質(zhì)活動也是如此,這個問題就算是超級計算機也無法解決,不過幸運的是超級計算機雖然無法提供精確的氣象預(yù)報,但至少可以在氣象災(zāi)害或地質(zhì)災(zāi)害到來前提前發(fā)出預(yù)警,從而盡量降低損失。
比如中國已經(jīng)將超級計算機用于地震速報系統(tǒng)中,地震波在地表的傳播速度約為每秒3-5千米,一分鐘內(nèi)地震波可以從震中傳播到180到300公里遠(yuǎn)之外,而如果在全國各地建設(shè)大量地震傳感器并把它們連接到超級計算機,超級計算機就可以在幾秒鐘時間內(nèi)計算出哪里發(fā)生了地震以及震級大約多大,然后在地震波到來前緊急向周邊地區(qū)發(fā)出預(yù)警信號,可以為周邊地區(qū)爭取到30秒到一分多鐘的緊急逃生時間,足以大幅降低周邊地區(qū)的地震傷亡。