“由军事而生 因军事而强”

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当地时间7月29日，美国总统奥巴马奉行政命令确立了“国家战术计算项目”，确立了美国高性能计算的研究开发地位，目的是开发世界上第一个百亿次计算系统。 在迄今为止公布的世界500位排行榜中，泰坦系统排名第二，但其运算速度几乎比排名第一的中国天河2号慢了一半。 那么，美国为什么重视超级计算机的迅速发展呢？ 超级计算机除了民间还有什么军事用途？ 请看科学技术日报特约特辑——

超级计算机也称为超级计算机或高性能计算机，是指具有非常强大的存储、计算和解决能力的超大型计算机系统。 这样大的存储容量和这样快的计算速度决定了超级计算机可以在非常短的时间内提供最大容量和最强能力的计算，因此它不争地成为国家科学研究的重要基础工具，是工程设计和农业生产的重要

但是，超级计算机更重要的应用在于远离一般公众的国防和军事行业。 因为从快速发展的历史来看，计算机从头到尾都与国防和军事应用密切相关

在第二次世界大战中，美军为了计算新型火炮的弹道，渴望拥有强大的自动计算能力的计算机，于1946年诞生了世界上第一台计算机eniac。 这也是当时的超级电脑。 这台电脑被送往美军阿伯丁试验基地，不仅顺利完成了弹道计算的任务，还处理了当时原子弹和风洞设计的多个计算问题。 后来，诞生于1976年的世界第一台真正意义上的超级计算机cray也被用于国防和军事行业的许多复杂的计算和设计。 近年来，美国在世界超级计算机500强排行榜上名列前茅的著名超级计算机，如泰坦、红杉、米拉、蓝色基因等，有着深厚的防卫和军事应用背景，而且不断壮大。

由此，世界上性能最高的超级计算机大多来源于军事指控，说总是在国防和军事行业中发挥重要作用也不为过，至少从以下方面的应用中可以充分证明。

应用1 :武器装备设计制造

现代武器装备，特别是科学技术含量高的武器装备，在设计制造过程中离不开超级计算机。 首先，坦克和装甲坦克等。为了适应险恶的战场环境，为了在多而杂的野战条件下安全行驶，必须进行摇晃、碰撞、打击等性能的研究，但在此之前的做法中进行了一百次实车试验，消耗了几十个月的时间。 其次，战斗机和舰艇。 设计制造时的困难之一是进行许多复杂的空空气力学和流体力学的实验和分解，这需要收集很多数据和精细建模，进行大量的数学计算、模拟和优化解决。 这是超级计算机的所长，可以在最短的时间内有效地设计出最佳性能的战斗机和舰艇。 第三种是弹道导弹。 必须按计划弹道飞行来攻击目标，而且为了提高突防能力，经常携带一些迷人的诱饵、假弹头或多个分导式多弹头，它们解放后如何飞行，如何离开，什么时候改变轨道。 鉴于超级计算机武器装备的研究开发的重要性，2007年，美国国防部通过8年的“高性能计算现代化计划”，投资20亿美元开发超级计算机，武器装备的流体力学，空气体力学，空

应用2 :信息的获取和分解

在新闻化的条件下，信息的获取和分解对超级计算机的诉求很大。 首先，在和平时期，特别是战时，破译通信密码是获得信息的重要手段，但各种高科技的应用几乎不可能使通信加密技术越来越先进，加快密钥交换速度，进而人工破译密码。 一般的计算机计算速度不够快，短期解密密码的成功率也越来越小，只有超级计算机才能解密密钥和密码，获得必要的信息，比较有效地解密，所以现在超级计算机解密密码。 包括地面设施、飞机、舰艇、卫星等各种侦察方法和从通信互联网、网络取得的消息，它们的种类复杂，有语音、图像、数据、复印件等不同形式，庞大，是实际的“大数据”。 在如此庞大的侦察新闻中，要及时获得有价值的信息，使之比较有效地融合，人工是难以想象的。 据美军估计，现在一天来自各种侦察卫星的数据，数百名专业情报人员用普通电脑解体解决，即使奋斗了一年也很难完成。 时间更长。 这是因为必须依靠超级计算机，按照专业的数据解决过程建模和拆卸，才能及时获得有价值的重要信息。 媒体多次报道美国排名第500位的很多超级计算机被直接担任或录用为国家安全局下属的侦察情报部门，这无疑表明了超级计算机的重要性。

应用3 :战争设计与仿真

为了不打无准备的仗，更好地掌握战争局势，提高胜算的可能性，或者为了达到预期的战争目的，在科学技术高度发达的今天，往往需要积极且有意识地全面解体、计划和构筑未来的战争 这就是战争设计。 战争模拟也可以说是模仿战争环境和预演战争的全过程，逻辑地导出和分解将来的战争或其中的一部分，进行战争的准备、作战的验证、战争的计划和指导。 在新闻时代，无论是战争设计还是模拟，都遵循战争法则和经验，基于综合国力和军事力量，考虑“天时地利、人和”等各种因素，统计学、运筹学、概率论、博弈论等科学方法和虚拟现实、计算 在量化计算机环境中，加上预先设定的数百数千个作战方案，为设计和战争模拟建立模型，形成实用的软件，从而编程作战导出，预测战争的进程和结局，武器、战法

很明显，超级计算机在战争设计和模拟中可以发挥很大的作用。 因为其记忆和计算能力越强，可以考虑的各种因素越多，默认作战方案越丰富，确立的模型越正确，结果越迅速且现实。 专家明确指出，1999年，美国和北约在科索沃战争开始之前，利用超级计算机模拟和论证了许多作战方案，导出了战争中的各种突发事件，并总结了相应的预案。 这些预案后来发挥了很大的作用。

应用4 :核爆炸试验模拟

核爆炸实验对核武器性能的检查、维持和提高、核武器的升级和新型核武器的迅速发展很重要，但环境破坏作用和对人类生存的影响很大，受到世界的反对。 因为这个世界已经通过了核禁试条约，禁止其明令。 因此，核爆炸试验的替代方法目前只有亚临界核试验，它主要使用模拟方法，重点研究核武器裂变材料在高能炸药或其他方法冲击下的物理和化学行为，其采用的核物质总是临界反 但是，亚临界核试验需要将由此得到的重要数据与以前几次核爆炸实验中收集到的数据合并、建模，在计算机上进行全面的模拟分解，得到的结果与核爆炸试验的效果几乎相同。 但是，由于各种数据比想象的多，所以通常的计算机很难解决和建模，必须是具有超高速计算能力的超级计算机。 因此，作为核大国的美国，为了模拟核试验和核武器研究，能源部专业的超级计算机达到了5台，经常占世界超级计算机500强排行榜首位或上位的美洲豹和喜鹊 同时美国能源部也一直主导着超级计算机的开发，充分说明了超级计算机在核爆炸实验模拟中的支持作用。

应用5 :卫星导航和定位

地面监视站是卫星导航和定位系统的三大部分之一，一般由分布在不同地区的几个主站、注入站、监视站组成。 为了保障卫星导航和定位的精度和速度，这些地面监测站实时收集许多气象和环境数据，解决接收和传输的大量无线数据，测量、计算和修改各种卫星轨道参数，估计时差，将导航电文 相对于我国独特的、具备主动和被动双模从业方法的北斗卫星导航系统，位于北京地面中心站的新闻解决系统每秒解决数千次客户定位申请，通过快速计算，在数毫秒内获得客户位置消息 这些数据解决和计算任务在尽可能短的时间内完成，性能差的超级计算机无法承担。 所以，多年来，无论是美国gps、俄罗斯glonass还是中国北斗，地面监视站都无一例外地配置了性能优良的超级计算机，发挥了不可替代的作用。

未来:应用前景广阔

超级计算机来自军事，也要为军事服务，所以在国防和军事行业的应用不限于上述几个方面。 实际上，指挥控制、防空反导、气象保障、军事通信加密、军事新材料开发等多个方面也显示出惊人的特征。 美国还将其用于气象、地震、海啸等环境武器和基因、战斗剂、反物质武器的研究等以前传来的武器以外的研究开发。 所以在某种意义上，超级计算机在军事上像火力一样重要，显示了许多应用诉求和良好的应用前景。

(作者单位:国防科学技术大学)