科学时光机 | 天气预报提前7天竟是因为它？

1997年6月19日，我国银河—Ⅲ巨型计算机研制成功

1997年6月19日，由国防科技大学研制的“银河—Ⅲ”并行巨型计算机在北京通过国家鉴定。该机采用分布式共享存储结构，面向大型科学与工程计算和大规模数据处理，基本字长64位，峰值性能为130亿次。该机有多项技术居国内领先，综合技术达到当前国际先进水平。目前，世界上只有少数几个发达国家掌握了高性能巨型机的研制技术。“银河-III”巨型机的研制成功，使中国在这个领域跨入了世界先进行列。

中国巨型机研制实现“零”的突破

20世纪70年代，高性能计算成为科技创新和社会发展的关键技术。但中国因缺乏巨型计算机，在发展中受限。矿产、石油数据需送国外处理，费用高昂且数据先被外国掌握。1978年，邓小平在中央会议上强调：“四个现代化不能没有巨型机！”随后，我国决定自主研发巨型机，并交由国防科大负责。

国防科大虽曾研制计算机，但“151”计算机运算速度仅每秒100万次。现需提升百倍至每秒亿次，难度极大。面对技术难题，科研人员如临战场，日夜奋战。技术路线、体系结构、运算速度实现等问题接踵而至。

中国第一台亿次巨型计算机——银河一号

改革开放初期，我国工业基础薄弱，设计巨型机尤为艰难。电路设计全靠手绘，小规模集成电路设计需半个月。

为加快进度，科研人员食宿在工厂和机房，常工作至深夜。尽管加班费微薄，却无人领取，大家一心只想尽快造出中国巨型机。经过五年不懈奋斗，慈云桂教授带领的科研团队攻克多项理论、技术和工艺难题，创新提出“双向量阵列”结构，大幅提升计算机运算速度，提前一年完成任务，且成本仅为预算五分之一。

1983年11月26日，我国首台亿次巨型计算机通过国家鉴定，实现巨型机研制零突破，跻身美、日之后，成为能独立设计和制造巨型机的国家。

此后，团队继续自主创新，成功研发“银河-Ⅱ”“银河-Ⅲ”等巨型机，推动我国高性能计算机技术走向世界前列，有效解决了经济社会发展中的诸多紧迫问题。

让天气预报提前7天左右

1994年3月，“银河Ⅲ”项目在激烈的市场竞争中启动，并于1997年6月研制成功，实现从多处理到大规模并行处理的飞跃。该机型采用分布式共享存储，专为大型科学与工程计算及数据处理设计，基本字长64位，运算速度达每秒130亿次。

1997年6月19日，“银河-Ⅲ”问世后，国家气象局采用其进行中长期数值预报，预报时间从两三天延长至约7天。该系统技术领先国际，突破了高性能计算机关键技术，标志着我国巨型机技术取得新进展。

“银河”巨型机是当时我国速度最快、容量最大、功能最强的计算机，广泛应用于天气预报、科研计算等多个领域，带来显著经济和社会效益。

目前，仅少数国家能研制巨型计算机。“银河”的成功研制，使我国提前两年达成1985年全国科学大会提出的超高速巨型计算机投入使用目标，跻身世界巨型机研制国之列。

中国超算研制水平跻身世界前列

进入新世纪，我国各项事业飞速发展，对高性能计算机的需求愈发迫切。但与发达国家相比，我国在计算能力和装机数量上都存在明显差距。为此，国防科大再次挺身而出，立志攻克难关，早日研发出我国自己的千万亿次超级计算机系统

世界超级计算机的发展历程显示，计算能力的提升离不开体系结构的创新和关键技术的突破。国防科大虽技术积累深厚，但实现从百万亿次到千万亿次的跨越仍面临重重挑战。

面对技术难题，我国科研人员自主创新，不断攻克核心关键技术，推动我国高性能计算事业稳步前进。其中，“天河”超级计算机凭借独创的CPU+GPU异构体系结构，成为全球运算速度最快的超级计算机。然而，这一创新体系在创建过程中遭遇了诸多技术瓶颈。GPU擅长图形处理，与CPU结合进行计算难度极大，国际公认的计算效率最高仅20%。

但创新往往在于将“不可能”变为“可能”。为了实现每秒千万亿次的运算速度，“天河”团队必须打造一个高效的网络系统。他们不信邪，坚持自主研发，仅用10个月就成功研制出一款新型交换机，实测指标远超同类系统，成本却更低。

随着一系列关键技术的突破，2009年10月29日，我国终于迎来了自己的超级计算机时代。我国成功研制出首台千万亿次超级计算机“天河一号”，标志着我国在超级计算机研发领域取得重大突破。这一成就使我国从百万亿次计算能力跃升至千万亿次级别，紧随美国之后，成为全球第二个掌握千万亿次超级计算机技术的国家。

（来源：科普中国网）