高性能计算机是我国科学技术发展的标志性成果。明确发展战略对于推动计算机行业理性、健康的发展具有重要意义。我国发展高性能计算机需要正确处理世界排名和实际应用的关系，进一步贴近应用需求，发展多样化的高性能计算机。实现应用牵引和技术驱动有机结合，加快构建高性能计算的生态环境。
发展高性能计算机的目标
计算能力提升是信息科技发展的核心目标。年，美国JackDongrra教授等发起的全球超级计算机TOP排名，成为高性能计算机发展的风向标。世界上浮点运算速度最快的机器从年的2GFLOPS（每秒10亿次）增长到年11月的PFLOPS（每秒10万亿次），提高了亿倍。我国以“天河”“神威”“曙光”等为代表的超级计算机在排行榜中长期处于世界领先水平，11次荣膺榜首，有力地增强了民族凝聚力和自豪感。除了作为国家综合科研能力的标志，高性能计算研究也是解决国家发展面临的挑战性问题和科技创新的重要手段。在追求计算能力提升的同时，要切实提升服务国防、经济发展和民生改善的能力，发挥科技引领的作用。
高性能计算机研发要服务产业发展
如果把高性能计算机理解为超级计算机的话，其在整个计算机产业中的占比并不大。超级计算机主要是采用几万个甚至百万个以上的处理器并行协同工作，用来解决常规计算机解决不了的挑战性问题。而在实际产业应用中，更多的需求是同时响应大量的任务请求，不仅仅要求算得快，而且更需要算得多。这类应用就需要用到高通量计算机。我国几大网络服务商需要的云计算和数据中心设备基本上是自行设计，并委托其他公司组装的。我国金融行业大量采购美国IBM的主机系统，是因为它在可靠性和软件兼容性上有着巨大的技术优势。如果长期缺乏全国科技力量的协同攻关，我国网络服务企业将难以形成竞争优势。换言之，我国的计算机产业要从中低端向高端发展，不能只专注于超级计算机，还要发展满足其他服务应用需求的高端计算机。
发展多样化的高性能计算机
高性能计算机有两种基本类型：一是能力型，强调解决单一复杂问题的最高计算速度，尽量缩短求解时间；二是容量型，强调同时处理多个大型任务，每个任务只用到计算机的部分能力。全球TOP超级计算机大多数属于能力型，主要服务于科学研究。科学研究对计算能力的需求是无止境的，E级（每秒百亿亿次）计算机研制出来后，还会提出更高的计算需求。研制能力型超级计算机有助于突破现有计算机的技术瓶颈，起到引领计算机技术发展的作用。
近几年来，大数据分析和机器学习等人工智能应用已成为高性能计算机的主要运算内容。目前，智能应用在中国高性能计算机应用中的占比已提升到56%以上，而科学计算的占比不足10%。此外，由于功耗等因素的限制，发展通用超级计算机已遇到极大的困难，因此，发展领域专用超级计算机成为热门研究方向。
我国应重点发展什么类型的高性能计算机，需要综合考虑我国国防、经济、科研和民生的潜在需求才能进行科学研判。但有一点是肯定的，容量型超级计算机、智能计算机、领域专用超级计算机与能力型超级计算机一样重要，在研发过程中应统筹兼顾。
应用牵引和技术驱动有机结合
发展科技既要应用牵引，又要技术驱动。但在实际操作过程中，往往有所偏重。相比而言，美国发展超级计算机主要是应用牵引，先有挑战性的应用问题，为解决应用问题研制新型计算机；而我国更侧重于技术驱动，先研制世界领先的机器，再来寻求应用。我国发展超级计算机一定要强化国家战略导向，以及战略中的应用问题导向。在研制新的超级计算机之前，应用部门一定要明确亟须解决的问题，用可考核的应用性能指标来评价正在研制的计算机。
从技术角度看，研制E级计算机和以后更高性能的超级计算机，必须在能耗、访存、通信、可靠性、应用性能等领域的关键技术上实现重大突破。国家在安排高性能计算方面的重大科研任务时，不能只重视工程建设，应更加重视颠覆性器件，如新型存储器件、超导器件、量子器件、光子器件等，以及几种器件的跨界协同设计和变革性系统结构的基础研究。要把降低功耗的技术突破放在最优先的位置。
加快发展高性能计算的生态环境
科研和产业生态环境是围绕目标形成的，从基础研究、技术突破、产品研发到应用推广的协作共同体，不是简单的链条，而是相互关联的社会网络。目前我国高性能计算生态环境最薄弱的环节是软件。我国大型科学计算的应用软件基本上都依靠进口。我国超算领域研究经费中用于应用软件开发的不足10%，而美国相应的投入资金约为中国的6倍。振兴软件的关键是人才，而目前能培养高性能计算软件人才的大学很少，因此，建议扩大该领域的招生名额。
我国高性能计算生态环境的另一个薄弱环节是企业应用。美国公司超算系统的规模是中国公司的10倍以上。例如，汽车行业的通用、克莱斯勒等公司，每家都有10多个超算系统。英国石油公司也有世界上最大的工业用超级计算机。我国使用高性能计算机较多的是百度、阿里巴巴、腾讯等网络服务公司，而在制造业的应用规模较小。在构建高性能计算生态环境时，要重视发挥骨干企业的作用。高性能计算机研发的一次性成本投入大，只有通过企业的工业化设计，采用标准化组件等技术，才能使小规模的高性能计算机具有较高性价比。只有当企业普遍用上高性能计算机，才能更好地支撑其高质量发展。
本文摘编自《中国创新战略与政策研究》（潘教峰主编，科学出版社年10月出版）。