“国防科技大学研制的天河二号超级计算机，以峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次双精度浮点运算的优异性能位居榜首。”昨日，德国莱比锡——中国长沙，跨越万里，不同的地点，震耳欲聋的掌声和欢呼声同时响起。
德国东部城市莱比锡，当地时间10时许，2013国际超级计算大会正在召开，而在北京时间下午4时许，远在长沙的国防科大科技大楼学术厅内，数百人正紧盯屏幕，当看到黑头发、黄皮肤的中国人领到TOP500组织颁发的“天河二号超级计算机系统2013年6月TOP500排名世界第一”的证书时，大家情不自禁为“天河”再圆世界超算梦而鼓掌。这是中国超级计算机继天河一号之后，第二次登上了世界第一的宝座，创造奇迹的依然是国防科技大学。
性能
计算能力是美国“泰坦”2倍
走入“天河”大楼一间近800平方米的机房，这里曾经制造过天河一号，而今由170个机柜组成的天河二号整齐排列，黑色的外壳上嵌入了两条蓝色灯带，数以万计的指示灯正不断闪烁。
“天河二号运算1小时，相当于13亿人同时用计算器计算一千年，其存储总容量相当于可存储每册10万字的图书600亿册。”据介绍，天河二号占地面积720平方米，内存总容量1400万亿字节，存储总容量12400万亿字节，最大运行功耗17.8兆瓦。
相比此前排名世界第一的美国“泰坦”超级计算机，天河二号计算速度是“泰坦”的2倍，计算密度是“泰坦”的2.5倍，能效比相当。与该校此前研制的天河一号相比，天河二号计算性能和计算密度均提升了10倍以上，能效比提升了2倍，二者占地面积相当，执行相同计算任务的耗电量只有天河一号的三分之一。
天河二号设计实现了高密度、高精度的结构工艺，采用了多机柜封闭循环的水风混合冷却方案，有效缩减了系统体积，与美国“泰坦”相比，计算能力是它的2倍，体积却比它小了15%。
荣耀
不到三年夺回世界第一
王者归来！天河二号成为当今世界运算速度最快、综合技术领先的超级计算机，中国超级计算机研制水平继续处于世界领先行列。这次距离上次夺冠不到3年时间。
读者也许还记得，2010年11月17日，国防科技大学研制的天河一号以每秒4700万亿次的峰值速度和每秒2566万亿次的持续速度，在世界超级计算机500强中位居第一，中国人首次站到了超级计算机世界冠军的领奖台上。然而，仅仅过了不到8个月，日本一台名为“京”的超级计算机就将天河一号挤下冠军台。之后，美国研制的 “红杉”、“泰坦”超级计算机先后坐上世界第一的交椅，天河一号排名滑落至第8名。
天河一号就这样昙花一现？国防科大的超算水平还能世界领先么？国防科大计算机学院副院长、天河二号工程副总指挥李楠坦陈：“没有当第一的时候特别想当第一，总憋着一口气。我们当上世界第一之后，被赶超的压力很大。天河一号是个‘靶子’，所有的技术发明创新都摆在面上。‘泰坦’就是采用了天河一号首创的CPU＋GPU的异构融合计算体系结构研制而成的。”
“根据摩尔定律，在发展迅猛、竞争激烈的国际超算领域，不进则退是十分现实而残酷的生存法则。唯有不断创新，才能保持领先地位。”实际上，当外界还在为天河一号夺得世界第一而赞赏不已时，该校计算机学院就已经展开了新一代超级计算机关键技术攻关。在技术攻关基础上，国防科技大学申报了国家科技部“十二五”863计划“高效能计算机研制”重大项目，并于2011年12月顺利通过立项评审，天河二号的攻关战役正式打响。
2012年3月，国防科技大学与广东省、广州市、中山大学签署合作协议，通过军民融合式发展，共建广州超级计算中心。国家科技部、广东省和广州市的大力支持，为天河二号的研制注入了强劲动力，使研制工作迈入“快车道”。
在突破了一系列核心关键技术后，今年5月运算速度达到5.49亿亿次的天河二号超级计算机以骄人的姿态呈现在世人面前。
制造
自主研制的“中国芯”在跳动
“天河二号是当今世界上运算速度最快的超级计算机，综合技术处于国际领先水平。”天河二号工程副总指挥李楠研究员告诉记者,“它有五大特点：一是高性能，二是低能耗，三是应用广，四是易使用，五是性价比高。”
天河二号工程总指挥、总设计师廖湘科研究员介绍，体系结构是高性能计算机的“筋骨”。研制人员在总结天河一号成功经验的基础上，自主创新了新型异构多态体系结构，实现了多类型计算资源、输入输出资源和服务资源的灵活配置，在强化科学工程计算的同时，可高效支持大数据处理、高吞吐率和高安全信息服务等多类应用，显著扩大了天河二号的应用领域。
CPU是高性能计算机的“心脏”。在国家重大专项支持下，该校自主研制出当前国内主频最高的新一代高性能通用“飞腾－1500”CPU，在天河二号的服务阵列中，就跳动着一颗颗这样的“中国芯”。
随着系统规模的扩大，用电量随之大增。曾有人预言：如果不能解决能耗问题，那么今后的超级计算机只有与核电站建在一起了。“天河二号通过采用综合化的能耗控制，设计实现了面向高效能计算的层次式优化框架、自适应能耗控制算法及低损耗、高效率的电源设计，有效提高了系统的能效比，达到了世界先进水平。”
天河二号还在高速互连、新型层次式加速存储架构、容错设计与故障管理、综合化能效控制、高密度高精度结构工艺等方面取得了一系列创新和突破。“一切源于瞄准国际前沿的自主创新，是自主创新推动了中国超算的跨越式发展。”廖湘科总结道。
应用
两个月可以制出《阿凡达》
还记得美国3D大片《阿凡达》么？当初美国利用超级计算机渲染了1年才制成，而同样的制作如果用天河二号只需要两个月！
“超级计算机研制难，用好更难。”这是国际超算领域的普遍认识。天河二号副总设计师朱小谦研究员说：“我们不仅要研制世界性能最高的超级计算机，而且要研制稳定可靠、应用广泛的超级计算机，这是我们始终追求的目标。”基于这种信念，去年，天津超算中心的天河一号成为了世界上运用最广的超级计算机，构建了石油勘探、生物医药、动漫与影视特效渲染、高端装备制造和地理信息五大高性能计算应用平台，先后为国内外600多家用户提供了超级计算服务，取得了一批具有国际先进水平的创新成果。而今，超级计算机已经与老百姓生活息息相关。
“在天河一号的应用经验上，天河二号根据我国特别是广东省及珠三角地区对大数据处理、智慧城市建设等方面的应用急需，创造性提出了异构多态体系结构，实现了系统的均衡设计。天河二号在强化科学工程计算的同时，可高效支持大数据处理、高吞吐率和高安全信息服务等多类应用。“这意味着天河二号应用面更宽、易用性更好。”
“今年5月在广州安装了一个先导系统，已经有60多家应用单位。”据了解，天河二号作为广州超级计算中心的主机，将在今年下半年安装交付并投入业务运行。
“从实际使用效果来看，天河二号的计算能力已大大超过天河一号。”广州超级计算中心先导系统技术负责人卢泽新研究员说，以500人规模的全基因组信息关联性分析为例，华大基因利用自有计算机系统需1年时间，利用天河二号只需3个小时。在新车研发中，采用传统设计手段，一般要经过上百次的真实碰撞实验，历时两年多才能完成一款新车的结构设计，而利用天河二号对汽车碰撞模拟结果，只需3到5次实车碰撞，两个月即可完成任务。
人才
200多人一年只休了3天
从过去的“一匹黑马”，到今天“王者归来”，三年之内，两度问鼎国际超算领域桂冠。奇迹的背后必有高人，在这里高人不是一个，而是一群，他们就是“天河”高性能计算团队。
团队有200多人，平均年龄在35岁，学历基本都是博士，60%以上都是高级职称。当记者多次想向团队技术骨干们挖几个“感人”细节时，大家却纷纷摇头，很平淡地表示着，“做IT、搞科研都是这样过的，是常态，不觉得有什么特别。”攻克一个又一个世界难关的过程真是这么简单么？事实上，在天河二号攻关的日子里，每天晚上天河楼的灯火都是彻夜长明。该校计算机学院政委刘学民说，“周周5加2，天天白加黑”是科研人员的工作常态，“去年，他们只在春节休息了3天，有的科研骨干将老婆孩子送回老家，主动留下来，整个春节都泡在实验室里。”
“站在世界科技前沿，没有一流的人才无法无成任务，而‘天河’高性能计算团队就是这样一个一流的团队！”刘学民说，有这个团队，再次夺冠不是意外，而继续夺冠也不会是神话。
超级计算机能做什么
交通工具制造：超级计算机可用来认识和改进汽车、飞机或轮船等交通工具的空气／流体动力结构、燃料消耗和防撞强度，并帮助减少噪音，提高乘坐者舒适度。
气候问题：借助超级计算机建模预测气候变化，防范和减轻气候变化带来的破坏。
生物信息：从基因学的数据密集型研究到细胞网络模拟和大规模系统建模，超级计算机将帮助寻找疾病治疗的革命性方法。
地震监测：计算机对地震的模拟将帮助我们探索地震预测新方法，通过预警减少人财物伤亡和损失的风险。
地球科学：地球物理学涉及大量数据处理和模拟，超级计算机在石油勘测等方面具有潜在和巨大的经济效益。
天体物理：计算机模拟是天体物理学的基础，通过模拟时间进程并加速，可对天体演变进行建模和理论试验。
公共健康：计算机可对影响社会的健康和安全事件进行模拟，为大规模污染和灾难等提出应对措施和规划等。 据新华社
天河二号特点
1 高性能，峰值速度和持续速度都创造了新的世界纪录
2 低能耗，能效比为每瓦特19亿次，达到了世界先进水平
3 应用广，主打科学工程计算，兼顾了云计算
4 易使用，创新发展了异构融合体系结构，提高了软件兼容性和易编程性
5 性价比高
全球超级计算机排名
国际TOP500组织17日公布了全球超级计算机500强排行榜最新榜单：
1 中国“天河二号”(运算速度为每秒33.86千万亿次)
2 美国能源部下属橡树岭国家实验室的“泰坦”(每秒17.59千万亿次)
3 美国劳伦斯-利弗莫尔国家实验室的“红杉”(每秒17.17千万亿次)
4 日本理化研究所的“京”(每秒10.51千万亿次)
5 美国阿尔贡国家实验室的“米拉”(每秒8.59千万亿次)