林子雨编著《大数据技术原理与应用（第 3 版）》 课程思政
中国超级计算机逆袭之路
【思政元素】工匠精神，自立更生、艰苦奋斗、大力协同、勇于攀登、自信自强的民族精神
超级计算机的概念
首先说一下什么是超级计算机。超级计算机就是具有超量级计算能力的机器，简单打个
比方，就拿我们的个人电脑而言，它的性能已经很强大了，可以完成很多人力无法完成的工
作，但是如果这个使用者是国家，要处理很庞大的计算，像这样的个人电脑就完全不够用了，
最简单的解决办法就是将成千上万台电脑连接在一起，让它们一起用功，将性能发挥到最大，
而这些计算机叠加在一起的集群，就是超级计算机。
超级计算机的用途
那超级计算机主要是用来做什么呢？当然不仅仅是计算机，超级计算机的地位，不亚于
卫星，同样是国之重器。它广泛应用于模拟核实验、生物医药、新材料研究、天气预报、太
空探索、人类基因测序等领域，还有最主要的一项是有利于建立联合作战的战争模拟系统，
可以通过虚拟现实技术，搭建起士兵训练的模拟环境，模拟计算机系统可以模拟敌方的地理
数据，战机性能、军舰性能、坦克性能等，对士兵进行有针对性的训练，从而节约大量成本。
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不过，超级计算机最早是被美国发明出来的，而且美国曾经一度做到了全球的垄断，那
中国是什么时候拥有自己的超级计算机的呢？
中国在超算领域的的屈辱
这就不得不说在上世纪 80 年代，最先盯上超级计算机的是中国石油工业部，为了更好
地进行勘探，中国石油工业部斥巨资向美国购买了一台 IBM 大型计算机，然而，东西虽然
买过来了，但是美国为了封锁超级计算机的核心技术，并没有将使用的自由权交给中国。
美国在这件事上做得很过分，他们为了不让核心技术泄密，让这台超级计算机安置在一
个透明的玻璃房中，要求中国的科研人员在使用超级计算机的时候，被美国全程监控，还不
仅仅这样，中国的科研人员研究出来的内容，要交给美国审查，摆明了就是想要得到中国的
研究成果，看中国发展到什么地步，要研究什么内容，而且连计算机的启动密码和机房钥匙
也在美国手中。
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这就是中国在超级计算机领域的“玻璃房”事件，也是中国在超级计算机领域受到的巨大
侮辱之一，这成为每一个中国科研工作者永远的伤疤。
中国在超算领域的的发展
于是，就在 1986 年，863 计划实施之后，中国开始了超级计算机的研发之路。
从 1986 年到 2016 年这三十年的时间里，无数的超级计算机工作者投入到这项伟大的工
程中，中国也在超级计算机领域全面开花，前后有国防科技大学的银河系列、天河系列，中
科院的曙光系列，联想的深腾系列，无锡江南计算机研究所的神威系列，都曾一度霸榜世界
第一的位置，让世界惊叹中国在超算领域的弯道超车表现。
以下是一些标志性的时间节点：
2004 年，中科院成功研制“曙光 4000”十万亿次计算，进入世界超算 500 强前十。
2008 年，中科院成功研制“曙光 5000”百亿次计算机，同样进入世界超算 500 强前十。
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2009 年，国防科技大学成功研制“天河一号”千万亿次计算机，我国也成为了第二个可以成
功研制千万亿次计算机的国家。
2010 年 6 月，中科院成功研制“星云”千万亿次计算机，成为世界超算 500 强第二名。
同年 11 月，国防科技大学升级的“天河-1A”系统，成为了世界超算 500 强第一名。
2010 年底，江南计算机研究所的“神威 · 蓝光”成为第一个全部采用国产 CPU，同时实现千
万亿次计算的超级计算机。
2013 年 6 月开始，国防科技大学的“天河二号”，连续六次位居世界超算 500 强第一名。
2016 年年底，第一次由全国产 CPU 制造的“神威 · 太湖之光”取代第一的位置，并连续四年
霸占世界超算 500 强榜首。
怎么样，中国超级计算的这些战绩是否让你满意？
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从没有技术到掌握核心技术，从世界小白变为世界超级计算机天花板的存在，中国再次
向世界证明了中国的实力，成功洗刷掉“玻璃房”事件带给中国的屈辱，用三十多年的时间，
无数的科研工作者用血和汗水换来的是中国超级计算机响当当的荣誉。
中国超级计算机的质疑
荣誉之后，质疑声又再次响起。
蝉联四年世界超级计算机 500 强第一名的“神威 · 太湖之光”，在 2020 年被反超。日本
的富岳超级计算机异军突起，成功夺得榜首，而中国的“神威 · 太湖之光”也滑落至第四名。
一日之间，日本超级计算机为什么会超越中国超级计算机的话题铺天盖地的袭来，逐渐有质
疑声传来，中国还能否重回榜首？中国的超级计算机真的比不上日美吗？
这里就来告诉大家，为什么中国“神威 · 太湖之光”为什么会跌落至第四名。首先先向
大家说明的是，从这个 500 强的榜单来看，排名之间的更替是很正常的现象，而且中国的“神
威 · 太湖之光”已经连续霸占榜首四年，喘口气也是正常的，不需要过度在意。其次，每个
国家超级计算机的实力如何，并不是只看排名，看得更多的是在这个榜单中，一个国家能排
进前五百的超级计算机数目。
以中国与美国为例：
2016 年，在全球超级计算机 500 强中，中国占有 167 个席位，美国占有 165 个席位；
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2020 年，在全球超级计算机 500 强中，中国占有的席位上升至 226 个席位，美国占有
的席位下降至 109 个席位。
孰强孰弱，一眼便知。
接着来说中国的“神威 · 太湖之光”排名下滑的问题。
原因有四点：
其一：在 2015 年，美国为了限制中国超级计算机的快速发展，断供了中国所需要的至
强芯片。其实在 2016 年以前，中国在超级计算机领域一直使用的是美国的至强芯片，在美
国断供之后，中国开始了对超级计算机芯片的研发，而在“神威 · 太湖之光”这台超级计算
机身上，用到的就是国产芯片“申威 26010”，同时也是在搭载这款芯片的情况下，问鼎的世
界第一，所以，在芯片的研发上中国投入了大量的时间，不过，基础打好了，之后的发展会
更稳定。
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其二：中国在超级计算机架构方面的研究。说到超级计算机，离不开两大核心：芯片与
架构。对于超级计算机而言，并不是芯片安装得越多越好，越强越好，更需要一套完善的管
理手段。就像“神威 · 太湖之光”的处理器，高达一千万个，计算机运行时，所有芯片都可
以同时运转，执行不同的任务，期间也会交换数据，这就是超级计算机的“并行计算”能力。
如何让这些芯片高效地运行起来，就需要这样一套管理手段，也就是所谓的系统架构。目前
“天河二号”使用的就是我国自主研发的“天河高速互联网络架构技术”，达到了世界领先水平。
其三：日本的超级计算机同样使用的是美国的至强芯片，没有断供，所以日本不需要在
芯片方面投入大量的时间去研究。
其四：中国继“神威 · 太湖之光”，又有新的大制作，从而分担了对于“神威 · 太湖之光”
的研究。
中国超算的未来
这个新项目，就是中国的压轴大作：E 级超级计算机——天河三号。
E 级超级计算机“天河三号”的计算速度，可以达到每秒百亿亿次，这将彻底打破超级计
算机千万亿次计算速度的格局。而且这一次的“天河三号”，在芯片方面采用的是我国自主研
发的飞腾 FT2000 芯片。在架构方面，同样采用的是我国自主研发的天河高速互联通信，真
正实现了超算的全国产。
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如此惊人的超级计算机一旦出现，中国超算重回全球第一，又有何难的呢？
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附录：林子雨编著《大数据技术原理与应用（第 3 版）》教材
教材官网：
教材官网提供讲义 PPT、授课视频、案例视频、补充教学内容、习题等全套教
学资源下载
ISBN:978-7-115-54405-6 定价： 元
人民邮电出版社 2021 年 1 月第 3 版
本书系统介绍了大数据的相关知识，分为大数据基础篇、大数据存储与管理篇、大数据
处理与分析篇、大数据应用篇。全书共 17 章，内容包含大数据的基本概念、大数据处理架
构 Hadoop、分布式文件系统 HDFS、分布式数据库 HBase、NoSQL 数据库、云数据库、
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联网、生物医学领域和其他行业的应用。本书在 Hadoop、HDFS、HBase、MapReduce、
Hive、Spark 和 Flink 等重要章节安排了入门级的实践操作，以便读者更好地学习和掌握大
数据关键技术。本书可以作为高等院校大数据、计算机、信息管理等相关专业的大数据课程
教材，也可供相关技术人员参考。
