1.3.3　高性能计算

高性能计算系统（HPC）是计算机科学的一个分支，主要指从体系结构、并行算法和软件开发等方面研究提高系统运算速度的技术，通常使用很多处理器或计算机构建计算系统和环境，通过并行计算达到快速计算求解的目的，从而实现超高的计算性能。高性能计算系统构建的目的主要有两个：一是缩短计算的时间；二是扩大求解的规模，可以为不同领域的高性能计算需求提供技术支持和服务。高性能计算系统是信息领域的前沿技术，在保障国家安全、推动国防科技进步、促进尖端武器发展方面具有重要作用，是衡量一个国家综合实力的重要标志之一。

全球高性能计算主要分布在中国、美国、日本、英国和德国等国家。我国自1986年实施国家863计划以来，高性能计算技术开始快速发展。截至2018年6月，在TOP500榜单中，中国超级计算机入围数量达到206台，占比为41.2%，以领先第二名82台的优势排在所有国家之首；美国以124台居于第二位；第三名是日本，共有36台超级计算机入围该榜单；英国排名第四，共有22台超级计算机入围。2013—2015年，由国防科大研制的“天河二号”超级计算机长期位居TOP500冠军位置；2016年，由国家并行计算工程技术研究中心研制、安装在国家超级计算无锡中心的超级计算机“神威·太湖之光”接过接力棒，继续领跑全球。除此之外，2016年中国高性能计算机首次获得有着计算领域诺贝尔奖之称的戈登·贝尔奖。同时，在2020年中国超级算力大会发布的2020年中国高性能计算机TOP100排行榜（前10名）（见表1.2）中，99%为中国品牌。这些数据表明，中国高性能计算机硬件的研制水平已经进入世界前列。

表1.2　2020年中国高性能计算机TO100排行榜（前10名）

高性能计算机的应用领域非常广泛，我国高性能计算机的应用领域主要有高性能计算中心、安全、大数据/机器学习、电信、工业/制造、互联网、互联网/大数据、互联网/云计算、科学计算、科研、能源/石油、气象/气候、云计算、政府部门等。随着各行业数据采集密度的提高，以及计算需求精细化、个性化水平的提升，对高性能计算的要求越来越高。城市交通网络是一个复杂的巨系统，网络运算需要消耗大量计算资源，在一站式出行、预约出行、车联网等新技术与新领域的发展过程中，交通网络计算规模的不断扩大、交通实体数量的成倍增加、计算实时性要求的不断提升，对高性能计算的需求和应用也越来越广泛。