超级计算机并不像文艺作品中的超人是虚构出来的,而是现实生活中真正的了不起的“英雄”。这些不久的将来就能以光速来进行计算的神奇的机器,除了不能像超人那样一纵就能跃过高耸入云的摩天大楼外,几乎能模拟如两个星球或两个原子之间碰撞等类的一切事情。
美国航空和宇宙航行局设在加利福尼亚州埃姆斯研究中心和劳伦斯 · 利弗莫尔国家实验室内所使用的“克雷2型”(Cray-2)计算机是目前世界上功率最大的计算机。
“克雷2型”超级计算机问世仅一年。它能够模拟“挑战者”号航天飞机中当时固体燃料火箭推进器产生灾害性泄漏的情景,能在把宇航局拍摄的原始胶卷放大数百倍后在显示屏上显示出来;它可以模拟一个星球的诞生,或者模拟地球大气层的构造情形;它也可以模拟人类的思维及想象力。这样,工程师可以制造出具有这种功能的机器人来代替宇航员在太空站进行修理工作。它还可以根据来自世界各地数百万份当地气象数据来预报全球的气候变化。
是什么使得超级计算机获得了这种超乎寻常的特大功能的呢?一方面是因为这种超级计算机在一秒钟内可以进行数亿次计算;另一方面是它具有一个庞大的贮存系统,在瞬间内就可以把计算结果在高分辨力屏幕上显示出来。计算机在瞬间处理的信息越多,屏幕上生成的图像就越清晰。
“克雷2型”超级计算机每秒钟可完成20亿次计算过程,比一台个人计算机的计算速度快5万倍。它的信息贮存量范围相当于一个中等规模的公共图书馆的藏书量。
为了缩短计算机内线路的长度,“克雷2型”的形状设计成了一个极大的C字形,而不是通常的长方形。整个计算机内线路网络长24公里,每根导线都被精确地切割成一定的长度。这样可以减少每个信息传递到各个不同部件的时间。
这台价值一千七百万美元的“克雷2型”超级计算机是目前科学家们用来解开他们所遇到最复杂的谜一般的难题的理想工具。
美国宇航局埃姆斯研究中心航空物理学主任维克多 · 彼得逊说,那里的科学家已经利用这台高速计算机进行了某些用途。如用它来重新设计航天飞机的主发动机、寻求通过主发动机的最佳燃料通路等等。最近,这个中心的研究人员给“克雷2型”编制了程序来为未来的航天飞机重新设计火箭固体燃料助推器。彼得逊研究小组主要借助于“克雷2型”计算机来进行了空气动力学的研究。空气动力学是一门研究空气及其他气体、和它们如何影响宇宙飞行器的科学。
彼得逊主任说,“伽利略号”宇宙飞船将发射出一个探测器来对木星进行观察。但是,依靠他们的地面基地的测试设备,是不可能为一个正在穿越木星大气层的探测器创造各种必要的条件。因此,他们就用“克雷2型”这台超级计算机来模拟飞近木星的探测过程。
美国宇航局劳伦斯 · 利弗莫尔国家实验室的研究人员用这种超级计算机模拟了核聚变。这是由两个原子核相合而产生能量的程序处理。这个实验室的科学家还用“克雷2型”计算机来模拟一颗正在发生爆炸的星球,以及模拟受到铀原子核中质子的撞击振荡的情形,这种超级计算机还为该实验室的研究人员提供了一个不必经过引爆就进行核武器试验的途径。
这种超级计算机是由美国克雷研究公司的西摩 · 克雷设计的。他于1976年设计出了“克雷1型”计算机。这个最新发明“克雷2型”机的问世证实了早些时期电子计算机设计中的一个设想:两条电路之间的距离越短,计算的速度就越快。
“克雷2型”计算机内装有23万块集成电路芯片,而一台个人计算机内通常只有150块芯片。它的机芯约为20立方英尺。科学家们预计下一代超级计算机“克雷3型”的机芯仅为1立方英尺,其原型机的最高信息处理速度将可能接近光速。预计新一代计算扒“克雷3型”将于1988年问世使用。
[The Christian Science Monitor,1986年4月26 ~ 5月2日]