奔跑中的中國
——超級計算機(jī)與3D打印技術(shù)

加 加 徐 珊/供稿

在2016年全球自然科學(xué)技術(shù)指數(shù)的國家與地區(qū)排行榜中，前十位分別是：美國、中國、德國、英國、日本、法國、加拿大、瑞士、韓國、意大利，中國僅次于美國位居第二。而在全球科研機(jī)構(gòu)排名中，中國科學(xué)院更是高居榜首。

在上一期中，諾諾和大家一起見識了量子通信與量子存儲器。今天，我要跟小伙伴們分享的高科技是：超級計算機(jī)、云計算、3D打印、激光技術(shù)和納米技術(shù)。

超級計算機(jī)

在新一期的全球超級計算機(jī)500強(qiáng)榜單中，中國的“神威·太湖之光”輕松蟬聯(lián)冠軍。這個榜單每半年發(fā)布一次，算上之前“天河二號”的六連冠，中國計算機(jī)已連續(xù)4年占據(jù)全球第一的寶座。

說出來可能你會覺得不可思議—“神威”平均每秒能進(jìn)行9.3億億次的運(yùn)算。也就是說，“神威”每秒的計算量相當(dāng)于全球人同時用計算器不吃不喝計算半年！這臺超級計算機(jī)之所以會受到熱捧，還有一個非常重要的原因—“神威”的所有核心部件都是中國自主建造的！

有的人說，研究超級計算機(jī)是面子工程，在實際生活中根本沒用，那是完全錯誤的。從2016年6月“神威”向公眾開放以來，國內(nèi)外科學(xué)家已經(jīng)通過它取得了100多項成果，涉及氣候、海洋、航空、生命科學(xué)等19個領(lǐng)域。其中，“千萬核可擴(kuò)展全球大氣動力學(xué)全隱式模擬”還獲得了國際高性能計算應(yīng)用領(lǐng)域最高獎—“戈登·貝爾”獎。超級計算機(jī)不僅是現(xiàn)代國家實力的象征，而且已經(jīng)滲透到各個科學(xué)領(lǐng)域，為全球人類做出貢獻(xiàn)。

“紫云1000”是中國自主研發(fā)的首臺云計算機(jī)，也是全世界第一臺云計算機(jī)。“紫云1000”的功能非常強(qiáng)大，當(dāng)我們用傳統(tǒng)的方法部署一個云計算系統(tǒng)時，需要一個十人以上的技術(shù)團(tuán)隊耗費(fèi)幾個月的時間才能完成。但如果使用“紫云1000”，整個過程僅需1名熟練的技術(shù)人員花幾個小時就能輕松解決。

激光成形鈦合金構(gòu)件

中國是目前世界上唯一掌握激光成形鈦合金大型主承力構(gòu)件制造技術(shù)，并付諸實用的國家。這種技術(shù)其實就是3D打印技術(shù)的拓展，那它和普通的3D打印有什么區(qū)別呢？其實，兩者最大的區(qū)別就在于激光。

傳統(tǒng)的鈦合金制造方法是機(jī)械加工，先要熔鑄大型鈦合金鑄錠，然后用萬噸級水壓機(jī)制造零件毛坯，最后再對毛坯零件進(jìn)行打磨加工。整個工序的成本非常高，而且制造速度很慢?，F(xiàn)在有了3D激光打印可就簡單多了，激光束能夠快速融化材料粉末，像普通的3D打印一樣直接做出成品。這種技術(shù)不僅簡化了傳統(tǒng)制造的復(fù)雜工序，還降低了制造成本，提高了制造效率與加工質(zhì)量。

深紫外全固態(tài)激光器

2016年，中國成功驗收了自制的深紫外全固態(tài)激光器，成為目前世界上唯一能夠制造實用化、精密化深紫外全固態(tài)激光器的國家。這臺機(jī)器是世界前沿材料的基礎(chǔ)科研設(shè)備，常用于材料學(xué)。為什么要介紹它呢？因為在過去，我國的尖端科學(xué)儀器幾乎全靠進(jìn)口。一旦發(fā)達(dá)國家不肯把設(shè)備賣給我們，那我們的科研項目就無法進(jìn)行下去。但現(xiàn)在，我們終于可以擺脫發(fā)達(dá)國家的束縛，堂堂正正地用自己研發(fā)的設(shè)備進(jìn)行科學(xué)研究了！

碳納米管

如果能在地球與月亮之間搭建一座天梯，我們便可以乘坐它往返于地月之間，就像坐電梯一樣，那可就太爽啦！但是真的有材料能夠承受各種各樣的壓力而不損壞嗎？回答是肯定的，那就是碳納米管。

想要實現(xiàn)上面的愿望，那么我們就必須批量制造出千米級以上的碳納米管。這可不是一件簡單的事情，目前全世界最長的一維納米材料就是清華大學(xué)科研團(tuán)隊制造的只有半米長的碳納米管?？磥硐胍ㄟ^電梯登上月球還要再等一段時間呢！

小伙伴們對碳納米管可能很陌生，但作為高科技迷，不知道這個東西可就落伍了，因為這是目前人類能制造的最強(qiáng)韌的材料！

碳納米管的材料和我們熟悉的鉆石、石墨一樣，都是碳。它的硬度與鉆石相當(dāng)，卻擁有良好的柔韌性。碳納米管半徑極其微小，把幾萬根碳納米管并排在一起，也只有一根頭發(fā)那么粗，但它的長度卻可以超過寬度的1億倍！把這些微型管粘在一起，或者在其他材料中摻雜微量的碳納米管，都能制造出性能超群的工業(yè)用品。

如果人類能進(jìn)入納米時代，那全世界的價值觀可能都要改寫了。在納米技術(shù)的世界里，一個物品的成本不取決于它的稀有程度或是制造流程的難度，只取決于它的原子結(jié)構(gòu)有多復(fù)雜。到那時，我們甚至可以全身戴滿閃閃發(fā)光的鉆石，因為鉆石不再是稀缺品；物理學(xué)家將成為最厲害的人，因為他們可以制造出任何化學(xué)家能寫出來的物質(zhì)，只要把電子按照化學(xué)家的方程式拼在一起就可以了。

在1800年之前，中國的科技一直處于世界領(lǐng)先的地位，但閉關(guān)鎖國使我們錯過工業(yè)革命，導(dǎo)致當(dāng)時的科技大大落后于西方。現(xiàn)在，我們再次站到了頂點(diǎn)，成為了引領(lǐng)世界的科技強(qiáng)國。在下一期中，諾諾還會介紹哪些先進(jìn)科技呢？請大家拭目以待吧！