(日本「Oakforest-PACS」超级计算机,13,554.6 TFLOPS)
(日本「京(K)」超级计算机,10,510.0 TFLOPS)
(瑞士「戴恩特(Piz Daint)」超级计算机,9,779.0 TFLOPS)
(美国「米拉(Mira)」超级计算机,8,586.6 TFLOPS)
(美国「三一(Trinity)」超级计算机,8,100.9 TFLOPS)
除了「神威」「天河」,我朝目前还有「曙光」「银河」另外两个主力超级计算机系列,而国内的高性能计算企业中科曙光也于今年 7 月正式启动下一代的 E 级高性能计算机原型系统(每秒百亿亿次(Eflops)量级的计算机)的研制项目,预计在 2020 年左右发布 。
(曙光星云超级计算机)
(银河—I 型超级计算机)
蓝鹅,好大喜功的悠久传统,无形中训练出一批越来越精明的吃瓜群众,大家纷纷疑惑:
弄辣么多超级计算机有什么卵用?
2
超级计算机是什么鬼
不得不承认这是个很有挑战性的问题,但是要「知其所以然」前须先「知其然」,我们得先知道超级计算机是什么鬼吧 。
顾名思义,与一般的小型机相比,超级计算机就是具有超量级计算能力的机器 。
我们的个人计算机功能貌似强大,但要是碰上处理超大的数据量以及特定的计算用途就跑不动了,计算能力远远跟不上 。怎样解决这个窘境呢?
于是,一个很符合逻辑的办法就是,一台机子不行,那就把千千万万台机子连起来呗,机多力量大嘛 。所以简而言之,超级计算机系统是一个把很多计算机的计算能力有机地叠加在一起,以便满足特定的计算应用的集群 。
(超级计算机简单构造图)
(「泰坦」超级计算机的核心构造)
那他的具体作用在哪?
为此在下准备了 3 个小故事,带你进入未知的超级计算机世界 。
故事一Enigma
讲到超级计算机,溯源的话要提提图灵 。
前年,一部叫《模仿游戏》的英国电影上映了 。主演是本尼迪克·康伯巴奇,演过《神探夏洛克》,相信无人不知 。而剧中他饰演的就是图灵,计算机之父 。
(《模仿游戏》海宣传报)
整个故事的背景是二战的英国,为了破解德国密码系统 Egnima 并尽快结束战争,图灵奉命于危难之间,在分析了大量的德国电文后,发现许多电报有相当固定的格式 。
以此为突破点,图灵想到了用「候选单词」这一方法来破译 Enigma 电文,并提出了唯有机器才能击败机器的理论 。他率领军情六处的一众科学家秘密研发破译密码的机器,并于两年后成功破解了德军密码 。但由于图灵作为同性恋的秘密被泄露给了英政府,最终受到非人的迫害并自杀……
(艾伦·麦席森·图灵,1912-1954,英国数学家、逻辑学家,被称为计算机之父)
直到 2009 年,在超过 30000 人的签名请愿下,英国首相布朗向全国人民正式颁布对图灵的道歉 。2013 年,英国女王正式宣告对图灵「严重猥亵」罪的赦免 。
而这个故事的主线就是如何破解 Egnima 。Egnima 是德军使用的复杂密码加密机器,每天深夜自动切换密码,有 10^16 种不同的变化,用人工计算的方法根本来不及在下一次切换前破解,这使得盟军无法提前预知德军轰炸和潜艇猎杀的计划,损失惨重 。
图灵发明的计算机能在短时间内破解密码,扭转了大西洋战场的局势,使二战结束至少提前两年 。
(图灵机)
之所以提到这个故事,是因为这是最早利用计算机破译密码的例子了 。如果用今天最快的超级计算机来暴力破解(就是不停地试) Egnima,需要多少时间呢?以「神威·太湖之光」9.3*10^16 的运算速度粗略地算,大概也就是 0.11 秒的事情!把实际的破解算法考虑在内,最久也只需几百秒 。
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