高性能超级计算机可以解决气候科学、航空航天设计、生物医学和粒子物理学等领域的复杂问题。但它们也被用于开发新型隐形技术、运行复杂的弹道模型以及模拟核武器爆炸。
上个月，中国宣布了对超级计算技术和高性能无人机出口的新限制。此声明发布一周前，奥巴马政府刚刚公布了一项新的国家倡议，承诺到2025年交付一台比中国“天河二号”（目前世界上最快的超级计算机）强大30倍的艾克萨级超级计算机。而在此之前几个月，美国商务部曾以安全为由，阻止了数万枚美国制造的英特尔芯片运往中国超级计算机（包括“天河二号”）的运输。
2010年12月，总统科学技术顾问委员会（PCAST）向国会和行政部门提交了一份长达100多页的建议书。报告题为“设计数字未来”，概述了美国政府如何最好地利用其资源，以保持其在IT基础设施和计算领域的优势。但在建议和研发目标中，报告提出了一项警告：避免与中国进行一场“不合时宜且可能有害”的超级计算“军备竞赛”。
中美两国在争夺超级计算霸权方面的最新升级，与21世纪新兴的威胁，如网络战、全球恐怖主义和国家支持的黑客攻击有关。正如PCAST五年前警告的那样，这可能会适得其反。
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美国与中国之间在超级计算霸权上的竞争至少可以追溯到十年前，但这场竞争在很大程度上是为了国家声望。战略与国际研究中心高级研究员、战略技术项目主任詹姆斯·安德鲁·刘易斯表示，中国痴迷于拥有世界上最快的超级计算机，是源于其展示技术实力的愿望。两国在争夺TOP500全球最快超级计算机榜单上的首位时，超级计算潜在的国家安全意义在很大程度上被搁置了。
通过拒绝允许中国接收美国制造的英特尔处理器，美国将国家安全问题推到了前沿。官方层面，商务部以“天河二号”和其他中国超级计算机被用于“核爆炸活动”，这些活动“违反美国国家安全或外交政策”为由，拒绝了英特尔的出口申请。
特别是自1996年《核试验禁止条约》禁止实际核武器试验以来，此类模拟变得越来越重要。美国能源部拥有世界上最快的10台超级计算机中的4台，至少部分用于这种核武器模拟和研究。但尽管对中国核武器模拟能力的担忧可能是完全合理的，但中国过去超级计算能力的提升并没有像今年早些时候那样引起美国的反应。
那么，是什么改变了呢？
刘易斯说：“中国在军事目的——军事情报目的——上的计算能力在过去一两年内有所提高，这可能引起了一些担忧。在斯诺登事件曝光后，美国需要重新思考其信号情报的方式，这通常意味着需要更大的计算机。因此，我认为是这些外部事件——特别是中国性能的提高——在推动这一切。”
网络间谍和网络战已成为安全政策的驱动力。
正如冷战时期核武器推动了超级计算技术的发展一样，网络间谍和网络战等威胁在过去几年已成为安全政策的驱动力。军事和情报机构现在拥有比以往任何时候都多的数据，需要保护的数据也比以往任何时候都多，而试图入侵或攻击其数据网络的潜在对手也比以往任何时候都多。这是一个巨大的大数据问题——一个特别适合更大、更快的超级计算平台的问题。
伦敦国王学院战争研究系的教学研究员蒂姆·史蒂文斯说：“所有的信号情报机构——美国国家安全局、英国政府通信总部——都对大数据非常非常感兴趣，因为如果他们能够足够快地处理这些数据，就能使他们能够开始在这些网络节点之间建立联系。这当然是信号情报的梦想。”
史蒂文斯说，在国家安全方面，有两个主要领域可以使超级计算发挥巨大作用。第一个是反恐，即利用大数据分析，在海量数据中寻找信号，识别与国家安全相关的行为模式或个人/事件之间的联系。另一个更重要的领域是网络安全，许多分析人士认为美国在这个领域已经落后。
史蒂文斯说：“能够在近乎实时地处理网络数据，了解威胁来自何方，了解网络上的恶意节点正在建立什么样的联系，了解软件或恶意软件在这些网络上的传播，并且能够对国家安全机构感兴趣的网络动态进行建模、干预和跟踪——这些是超级计算真正拥有未来的领域。”
像奥巴马政府设想的那种艾克萨级计算机，能够实现每秒一万亿（1,000,000,000,000,000,000，或十亿亿）次浮点运算（即一艾弗洛普），可以在我们理解气候变化、疾病或宇宙起源方面取得重大飞跃。但是，就像上世纪中叶开发的第一批高性能机器一样，第一台艾克萨级超级计算机很可能会在国家安全领域投入使用。
科学事业的国家安全方面有助于推动竞争，而竞争则驱动资金和其他资源的分配。它可以将科学追求提升到国家战略的层面。但它也可能扭曲重点，而这正是PCAST在2010年试图警告的。
作者们写道：“虽然允许我们在具有可证明的实际意义的科学性能基准方面远远落后于同行是不明智的，但一心想在浮点运算次数上保持绝对优势可能不符合我们的国家利益。”他们说，这种“军备竞赛”将是昂贵的，而对浮点运算次数的痴迷可能会将资源从取得根本性的、突破性的新发现中转移出来。
史蒂文斯说，此外，艾弗洛普里程碑纯粹是任意的。它是当前机器名录（“天河二号”是最后一次统计的33.86千万亿次浮点运算[1015 FLOP]机器）之后的下一个数值范式。“它具有象征意义，”他说，“这些科技项目带有强烈的国家声望的象征意义，就像冷战时期一样。”但他也补充说，“美国没有真正可预见的理由要超越中国人。如果他们需要更多的计算能力，他们就会建造它——谁说你必须是最快的？”
尽管如此，奥巴马政府已承诺将加速迈向艾克萨级计算。中国目前在世界上第二快的机器上占据主导地位——美国能源部的Titan超级计算机为17.59千万亿次浮点运算，仅为“天河二号”的一半。但如果美国保持其承诺，史蒂文斯认为它能够首先达到艾克萨级。
他说：“美国在想办法办成事情方面有着惊人的记录。如果它真的认为艾克萨级计算是符合国家利益的事情，并且投入了资金，那么我完全看不出美国为什么会落后。”
