探源科技文化長(zhǎng)河｜從算盤珠到量子，中國(guó)“算力”真給力

海報(bào)設(shè)計(jì)：賈稀荃

新華社合肥9月26日電 (記者陳諾、徐海濤) 2024年全國(guó)科普日期間，除了探館、看展等線下活動(dòng)，各地推進(jìn)“云上科普日”，組織云講堂、云看展、云發(fā)布等系列線上活動(dòng)。這背后，有一種力量必不可少，那就是算力。

所謂算力，就是計(jì)算能力。數(shù)字時(shí)代，它是大數(shù)據(jù)乃至人工智能的“發(fā)動(dòng)機(jī)”，也是衡量一個(gè)國(guó)家或企業(yè)科技競(jìng)爭(zhēng)力的重要指標(biāo)。

安徽，可謂中國(guó)算力的源頭之一。走進(jìn)黃山市屯溪區(qū)的一條小巷，一座翹角飛檐的徽派建筑映入眼簾——程大位珠算博物館。這里陳列著千余件算盤：大的有八十一檔，長(zhǎng)達(dá)一米七五，可供好幾個(gè)伙計(jì)同時(shí)操作。小的戒指算盤，直徑僅兩厘米，為純銀質(zhì)，須用繡花針才能撥動(dòng)。

程大位珠算博物館里陳列的戒指算盤。新華社記者 陳諾 攝

程大位于1592年寫(xiě)成的數(shù)學(xué)巨著《算法統(tǒng)宗》，集明代以前珠算之大成，將數(shù)學(xué)從籌碼計(jì)數(shù)發(fā)展為珠算計(jì)數(shù)，統(tǒng)一算盤格式并完善了中國(guó)珠算口訣。

程大位珠算博物館講解員程雪梅告訴記者，明末，程大位珠算法傳至日本，清初又傳入朝鮮以及東南亞和歐洲，在這些地區(qū)得到應(yīng)用。

珠算被譽(yù)為“世界上最古老的計(jì)算機(jī)”，以其獨(dú)特的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和算法口訣，為人們提供了便捷的計(jì)算方式，享有中國(guó)古代“第五大發(fā)明”的美譽(yù)。

從街頭巷尾的商鋪，到書(shū)聲瑯瑯的學(xué)校，珠算陪伴中國(guó)人漫長(zhǎng)的歲月。研究“兩彈一星”的時(shí)候，中國(guó)科研工作者還用過(guò)算盤進(jìn)行原子理論計(jì)算。

“算力”的接力，早已開(kāi)始。距離黃山300公里外的安徽合肥，1977年，中國(guó)第一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)——DJS-050在此研制成功。

在當(dāng)時(shí)的第四機(jī)械工業(yè)部主導(dǎo)下，電子六所和清華大學(xué)、安徽無(wú)線電廠組成聯(lián)合設(shè)計(jì)組，一群懷揣夢(mèng)想的科研工作者投入到我國(guó)微型計(jì)算機(jī)的研制工作中去。

當(dāng)年安徽無(wú)線電廠的程錦松是研發(fā)者之一，他回憶：造不出來(lái)一塊完整的芯片，大伙兒只能分成十幾個(gè)集成電路去造，最后拼成一塊完整的;內(nèi)存太小，就沒(méi)日沒(méi)夜調(diào)試精簡(jiǎn)字節(jié)……

“我們自主研發(fā)，就像螞蟻啃骨頭，一點(diǎn)點(diǎn)往前推進(jìn)，把難關(guān)都攻克了。”程錦松說(shuō)。

工作人員在調(diào)試中國(guó)第一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)——DJS-050。(受訪者供圖)

和如今五花八門的計(jì)算機(jī)相比，這臺(tái)微型計(jì)算機(jī)很“簡(jiǎn)陋”：形如一個(gè)方盒子，沒(méi)有鼠標(biāo)，沒(méi)有鍵盤，內(nèi)存只有1KB。但在當(dāng)時(shí)，它的體積遠(yuǎn)小于占地?cái)?shù)百平方的大型計(jì)算機(jī)，它不僅能展示多項(xiàng)運(yùn)算程序，還能播放樂(lè)曲。

電子“算力”像過(guò)去的算盤一樣，逐漸走入大家的生活。如今，從超級(jí)計(jì)算機(jī)到云計(jì)算、邊緣計(jì)算，再到量子計(jì)算等新興領(lǐng)域，算力的每一次突破都拓展了科技的邊界。

經(jīng)典計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)運(yùn)算單位“比特”是以0和1兩種狀態(tài)來(lái)進(jìn)行二進(jìn)制運(yùn)算的。而量子計(jì)算則是根據(jù)量子的“疊加”特性，給計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)運(yùn)算的“比特”加入量子狀態(tài)，所形成的“量子比特”可以同時(shí)處于0和1兩種狀態(tài)的疊加，這就讓量子運(yùn)算的能力呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

去年10月，“九章三號(hào)”量子計(jì)算原型機(jī)在合肥問(wèn)世，其求解高斯玻色取樣數(shù)學(xué)問(wèn)題比目前全球最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)快一億億倍。今年1月6日，中國(guó)第三代自主超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)“本源悟空”在合肥上線運(yùn)行，目前已吸引全球超1300萬(wàn)次訪問(wèn)，累計(jì)完成超25萬(wàn)個(gè)量子運(yùn)算任務(wù)。

9月20日，在2024世界制造業(yè)大會(huì)上，參觀者在參觀“本源悟空”超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)模型。新華社記者 黃博涵 攝

“量子算力可用時(shí)代”正在來(lái)臨。安徽省量子計(jì)算工程研究中心副主任孔偉成告訴記者，我國(guó)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)能夠利用自主研制的量子計(jì)算機(jī)，開(kāi)展更為復(fù)雜、高效的計(jì)算任務(wù)，在諸如藥物發(fā)現(xiàn)、新材料設(shè)計(jì)、密碼破譯等領(lǐng)域釋放出前所未有的潛力。“未來(lái)，我們將加速量子計(jì)算的原理驗(yàn)證、技術(shù)轉(zhuǎn)化和應(yīng)用開(kāi)發(fā)，向著實(shí)現(xiàn)大規(guī)模可編程通用量子計(jì)算機(jī)的目標(biāo)穩(wěn)步邁進(jìn)。”

如今，DJS-050早已被陳列起來(lái)，成為一個(gè)時(shí)代的見(jiàn)證。2013年，中國(guó)珠算成功列入聯(lián)合國(guó)教科文組織人類非物質(zhì)文化遺產(chǎn)代表作名錄。這片神奇的土地，正在將悠久歷史和燦爛文化所蘊(yùn)含的能量折射到算力中，追求更加廣闊的未來(lái)。