作者：白瑞雪
出版社：湖南科学技术出版社
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巅峰决战试读：
“算”出一个新世界
“爱情能计算吗？”中国第一台千万亿次计算机“天河一号”诞生的2009年秋天，我问国防科大的一位计算机科学家。他用长长的一段话作答：“辩证法认为，世界是有规律的。但还有很多问题比如爱情，人类尚未发现其中的规律，而已经发现的规律中也有可计算的和不可计算的。换句话说，只要人类能够发现规律，并且找到方法把规律变成可计算的问题从而建立起物理和数学模型，计算机就能够替代人类在这些问题中的劳动。”
转眼5年。
2014年6月23日，在德国莱比锡召开的ISC国际超算大会（ISC14）宣布，位于国家超级计算广州中心的“天河二号”几无悬念地名列第43届TOP500排行榜榜首。这是天河系列超级计算机获得的第4枚“金牌”，也让“天河二号”实现了珍贵的“三连冠”。各国最强超级计算机没能赶上2014年11月之前完成疯狂开放的话，不出意外，即将在美国揭晓的第44届TOP500排行榜上，“天河二号”仍将婵联冠军。从而将中国的超算“金牌”增加至5枚。“天河二号”主任设计师、一袭红衣的卢宇彤仪态万方地走上舞台领取奖牌那一刻，我想起了当年的问题。在升级速度比我用的手机还快的天河系列计算机上，“规律”无处不在：计算机科学家们造出速度更快、应用环境更好的机器，有助于进一步揭示世界的规律；各行各业的用户通过发现更多规律，建立数理模型从而写出应用软件，才能把超级计算机抽象的计算能力转化为具体的计算成果。
发现规律既是科学探索的目的，也是科学探索的基础。
我有一帮哥们儿，五音不全但极热爱歌唱事业。每每与之K歌，我的价值观都会受到颠覆性的冲击。他们的演唱，突破了音符存在的意义，突破了曲与词的对应关系，突破了此歌与彼歌的界限。他们在一个八度与另一个八度之间、在说与唱之间毫无过渡地来回切换，如入自由之境。作为听众，我永远无法预测他们下一句将要神舟上天还是蛟龙潜海，无法预测他们能在同一首歌里开辟出怎样一种自主创新百家争鸣的局面，但我被他们的快乐深深感染。
你看，虽然人类早已从基因中发现了生命的部分密码，虽然美国科学家正在试图通过声波破译海啸踪迹，虽然国足在输球问题上从不让我们意外，世上还真有些问题是难循规律的。即使是我们以为有规律的事，放在不同的人身上，也可能显得没了规律。因此，探寻规律是一个极为艰难的过程。
对于“近代科学为何没能产生在中国”的“李约瑟难题”，李约瑟认为，中国古代缺乏自然规律观念，阻碍了近代科学技术在本土成长。
实际上，中国古人是有明确规律观念的。西周先人问：“悠悠苍天，曷其有常？”老子把“道”提升到宇宙和人生之巅。孙膑总结：“天地之理，至则反，盈则败。”天行有常，天地有道，万物有理。这“常”、“道”、“理”，就是隐藏在宏观世界与微观世界、物质世界与精神世界中的规律。
一个广为接受的解释是：中国古人并不是没有自然规律意识，但其追寻规律的行为是实用性的。他们更关心科学活动的用途——比如天象变化与皇帝娶媳妇的关系，而不是探究天象背后的物理原理。
就在中国固守“老中医”式传统经验科学的17世纪，英格兰的一个苹果砸出了牛顿的万有引力定律。建立在系统观察基础上的实验开始与严密的逻辑体系结合，形成了系统的科学理论。以伽利略和牛顿为代表的科学家对科学方法论进行了重大变革，使得理论和实验成为人类探索科学的两种基本手段。
伴随着科学前进的步伐，科学问题越来越复杂，这两种方法显示出局限性。20世纪40年代，电子计算机的发明大大提高了人类的计算能力，科学计算从此成为探寻世界的第三种方式。
错过近代科学的中华民族，在新中国成立后才加入国际科技竞赛。对于科学计算这一新兴工具，从“银河”到“天河”，中国的超级计算机由“中国创造”走向某些领域的“中国领先”。
追赶与竞争也许提供了最初的理由，但科学永远是最大的动力。“天河二号”工程副总指挥李楠说：“赢得竞争只是我们发展超算的副产品，更重要的是考虑怎样把机器用好，获得更多的科学发现。”
这话真牛——拿第一是个搂草打兔子的事儿，科学家们不太在意，咱媒体也别起哄得太厉害。至于外界“唱衰”或是“捧杀”，难扰我心。
从一个积贫积弱的国家发展为世界第二大经济体，占地球五分之一人口的中国人终于可以摆脱实用主义的桎梏，把目光从脚下投向头顶的星空，在对人类未来命运的关注中施展更为远阔的抱负。
安装在国家超级计算天津中心的“天河一号”已有用户600多家，每天运行的计算任务超过1000个，催生了一大批科学和产业成果。国家超算广州中心的“天河二号”也正式投入运行，为120多家用户开展了300多项典型应用计算，取得了显著的经济效益和社会效益。
开始对本书进行修改时，我正在搜救马航MH370飞机的中国海军舰艇上见证这场跨越半个地球的世纪大搜索。
这不仅仅是一次搜索行动，这更是一次规模空前的世界各国科技实力协作与比拼。
搜救的艰难远远超出预期。南印度洋风浪渐甚，而动用了各种高技术设备的各国搜救力量，至今没能找到那架飞机的蛛丝马迹。
今天人类的科技成果无论如何丰厚，对于牛顿所言的浩瀚海洋，也不过是贝壳一枚。谁也不知道，超级计算机还会引领我们通向一个怎样充满答案以及更多问题的新世界。
本书的完成，离不开前辈的帮助。感谢中科院计算所张云泉老师在多次采访中给予的教诲与启迪。他来自“天河”夺冠现场的每一次“报道”，让我们这些职业记者顿生失业危机感。
杨学军、廖湘科、刘光明、李楠、卢凯、胡庆丰、刘波、卢宇彤、朱小谦……感谢国防科大计算机学院诸位教授和学校政委王建伟、学院政委刘学民、主任杨一艺多年来的循循善诱春风化雨，促我这样一个无知的文科生爱上计算机。
感谢指导我在国防科大人文与社会科学学院攻读博士学位的导师刘戟锋教授和院长曾华锋教授。在他们的启发下，我正在试着把对于科学技术的原始兴趣上升为较为系统的逻辑思维，并有意识地摆脱记者职业琐碎记录所带来的负面影响。
感谢国防科大校报编辑龚盛辉老师和摄影师何书远老师。龚老师为我无私提供了大量关于“银河”往事的珍贵史料，而本书中多数照片来自何老师。
感谢湖南科学技术出版社林澧波、王斌两位老师自2012年以来的催促和对本书的精心编辑。没有他们的鞭策与宽容，很难想象我能克服自己的犹豫、胆怯、愚钝与懒惰。
感谢每一位热爱科学的读者。这本书也许过于严肃，那么下一次，我会努力让它更好看。
北京时间2014年6月23日下午，第43届ISC国际超算大会发布新一届TOP500榜单，“天河二号”排名第一，主任设计师卢宇彤和国家超算中心广州中心的郑毅共同领奖。在随后发表的获奖感言中，卢宇彤向英特尔和浪潮公司对“天河二号”研发的支持表示感谢。第一章科学之翼
我们永远不可能知道，第一个仰望星空的人类成员在抬起头颅的那一刻，那比地球历史久远得多的银河在他内心激起了怎样的涟漪。
好奇心是人类的本能，尽管在被傲慢与偏见占据的岁月里，我们曾为这一点付出巨大代价。第一个证实太阳是宇宙中心的哥白尼生前始终没有机会出版自己的作品，他的学生布鲁诺被烧死在罗马的鲜花广场上，被誉为“现代科学家之第一人”的伽利略大半生在教会监视下度过，质疑“上帝造人”的达尔文在每个讲台上都被当作人类公敌而谩骂。
这一切，无法阻挡科学浩浩荡荡的前行。对于从宇宙到微观世界、从远古历史到未来社会的一切，我们像先驱者们一样充满好奇，并努力创造条件满足好奇。于是，在漫长的科技发展进程中，实验和理论成为探索世界的两种基本方式。随着科学问题越来越复杂，电子计算机的诞生又为人类提供了科学发现的第三种手段——计算。
作为珠算这一古老计算工具的发明地，中国见证了人类不断加速计算的历程。发展速度超级快、存储容量超级大、耗电超级多的超级计算机，无疑是众多计算工具中的“珠穆朗玛峰”。建设创新型国家的巨大驱动下，中国这个世界第二大经济体正在迎来大力发展科学计算的新时代。
在这样一个以数字化为基本特征的新时代，哪个国家拥有最强的科学计算和数据处理能力，已经变得比工业时代年产多少吨钢更为重要。1．那些古老的计算工具
几根木头一把木珠，默念口诀噼噼啪啪上下拨动，就拨出了答案。这一将计算过程形象化的工具叫作算盘，中国人再熟悉不过。作家谢尔顿（Sidney Sheldon，1917-2007）在小说《假如明天来临》里讲有人兜售袖珍计算机，声称“价格低廉、绝无故障、节约能源、10年中无须保养”，买家打开包装盒一看，原来是一把来自中国的算盘。
2013年12月4日，联合国教科文组织保护非物质文化遗产政府间委员会第八次会议在阿塞拜疆巴库通过决议，正式将中国珠算项目列入教科文组织人类非物质文化遗产名录。联合国教科文组织介绍说，珠算伴随中国人经历了1800多年的漫长岁月，它以简便的计算工具和独特的数理内涵，被誉为“世界上最古老的计算机”。
发明珠算的中国，见证了人类不断寻求更快、更方便计算工具的历程。
中国最早的记数方法是结绳，通过在一根绳子上打结来表示事物的多少。稍晚一些，古代先民发明了契刻记数，即在骨片、木片或竹片上用刀刻上口子，以此代表数目。现代社会仍在使用的画“正”字方法简单、直观，与古老的记数方式异曲同工。
结绳记数和契刻记数大约使用了几千年，到新石器时代晚期，才逐渐被数字符号和文字记数所代替。最晚到商朝时，我国已经有了比较完备的文字系统，同时也有了比较完备的文字记数系统。在商代的甲骨文中，出现了一、二、三、四、五、六、七、八、九、十、百、千、万这13个记数单字。这13个单字的发明，让记录十万以内任何自然数成为可能，也推动了人类的数字认知从“记数”到“计算”的跨越。
大约在春秋晚期、战国初年，“算筹”诞生。根据史书记载和考古发现，古代的算筹是一根根用竹子、木头、兽骨、象牙、金属等材料制成的小棍子，长短和粗细一致如中国人吃饭离不开的筷子，二百七十几枚为一束放入布袋，系在腰间随身携带——由此可见，古人的记数和计算需求就像我们现代人的移动通信一样，是便携式的、随时随地的。
在算盘发明、推广之前，算筹一直是中国最重要的计算工具。古代科学家祖冲之（429-500年）正是在算筹的辅助下不可思议地最先算出了圆周率小数点后第6位。随着手工业、商业的发展，数学计算日益复杂，拨珠的速度远比摆弄算筹棍子更方便、快捷，于是有了珠算。关于珠算最早的文字记载来自汉末三国时期徐岳（？-220年）撰《数术记遗》：“珠算，控带四时，经纬三才。”取代了算筹的算盘15世纪起普遍应用，成为阿拉伯数字20世纪初在中国推广使用之前最常见的计算工具。
算盘从中国流传至朝鲜、日本、越南等亚洲国家，后来又被商人带到西方。很多文明古国都曾出现过类似的计算工具，如古罗马算盘、日本算盘和俄罗斯算盘。算盘帮助中国古代数学家取得了不少重大的科技成果，对中国文化的影响同样是巨大的，以至于我们今天形容心思繁多者时仍然会说，他在打什么小算盘？
世界各国还发明过各种各样的计算工具，例如古希腊人的“算板”，印度人的“沙盘”，英国人的“刻齿本片”等。它们的原理大致相同，都是以某种物件来代表数字，并通过对物件的机械操作来进行运算、得出结果。这一原理包含了把抽象事物形象化的思维过程和解决方案。
15世纪以后，随着天文、航海的发展，计算工作日趋繁重，迫切需要改进工具。很快，“格子算法”在中亚细亚及欧洲流行起来。这种把格子和数字刻在竹片或木片上、进而根据需要进行组合的计算方法，能够把乘法运算转为加法、把除法运算转为减法，甚至可以开平方根。
在约翰·纳皮尔（John Napier，1550-1617）对数概念发表后不久的17世纪二三十年代，牛津的埃德蒙·甘特（Edmund Gunter，1581-1626）发明了一种使用单个对数刻度的计算工具，配合以其他测量工具，可以用来做乘除法。1630年，剑桥的威廉·奥特雷德（William Oughtred，1575-1660）发明了圆算尺，可以视为现代计算尺的雏形。
战争放大了计算需求。第二次世界大战中，执行兵力投送、火力打击等任务的人们拿计算尺快速计算武器射程、燃料使用或飞行器高度。正如显微镜代表了医学行业一样，计算尺成为工程师身份的象征。20世纪五六十年代的专业人士常把这种工具穿在皮带上，跟手机流行之初把“大哥大”别在腰间的现代人一样，既方便使用，也是一种显摆。
机械式计算机几乎与计算尺同时出现。天才科学家帕斯卡（Blaise Pasca，1623-1662）在1642年成功研制第一台能计算加减法的计算机，并把机器复制了50台，其中的大多数成了富人家客厅里新奇的摆设。帕斯卡的机器是人类历史上第一台真正的计算机，其中保存至今的几台珍藏在法国巴黎工艺学校、英国伦敦科学博物馆等地。
德国数学家戈特弗里德·莱布尼茨（G.W.Leibniz，1646-1716）在1671年发明了一种能进行四则运算的手摇计算机，后用于人口计算。这位博学多才的科学家在当时已经认识到，人口红利是一个国家最重要的资源之一，而他“可以用机械代替人进行繁琐重复的计算工作”思想至今仍在激励着一代代后来者们不断探索研制新的计算机。
帕斯卡与莱布尼茨的发明并不是现代意义上的计算机，但它们点燃了人类计算机史上的第一支火炬。这一时期，计算工具的运行方式从手工摆弄进入机械操作，全世界出现了多种多样的手摇计算机，并在17世纪末传入中国。
实现“机械化”后，人们开始思考计算工具的“自动化”。1822年，英国的查尔斯·巴贝奇（Charles Babbage，1792-1871）制成了一部能执行计算程序的差分机，并于1834年设计出完全程序控制的分析机。受当时的机械制造技术限制，这台分析机仅仅停留在图纸上，但它已经包含了现代计算机的基本思想。为计算机研制穷尽毕生财力、精力的巴贝奇离开人世后，有人把他的大脑用盐渍方法保存起来，希望经过若干年后，有更先进的技术能够研究、实现他大脑里的构想。
19世纪初期，电力从一种神奇的自然力量逐渐走向人类应用。尽管早在公元前600年左右的古希腊，人们已经从吸附灰尘的琥珀上发现了“电”，直到1800年，意大利物理学家伏特（A.Alessandro Volta，1745-1827）才发明了世界上第一块电池，1821年英国物理学家法拉第（Michael Faraday，1791-1867）发明了世界上第一台电动机。
在电力技术的推动下，电动式计算机逐渐取代人工动力计算机。1880年，美国的霍勒里斯（H.Hollerith，1860-1929）与比林斯（S.Billings，1838-1913）发明了电动穿孔卡片式计算机，这一机器在1890年的美国第12次人口普查中使用，实现了人类历史上第一次大规模数据处理。后来他们开创了第一家制造电子计算机的公司——国际商业机器公司即IBM。
进入20世纪，电子技术与数学的蓬勃发展为计算机的改进奠定了物质和概念基础，采用电子管和二进制研制电子计算机成为热门话题。
1941年，德国的楚泽（Konrad Zu Se，1910-1995）采用继电器制成第一部通用程序控制计算机，实现了100多年前巴贝奇的理想——电脑史学家认为，如果楚泽不是生活在法西斯统治下的德国，他可能早就研制出了电子计算机，从而改写世界计算机的历史。3年后，美国的艾肯（Howard Hathaway Aiken，1900-1973）也用同一方法制成了一台程序控制的自动数字计算机。在第二次世界大战迫切的军事需求推动下，美国宾夕法尼亚大学于1946年制造出ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer）电子计算机。
这台庞大的机器占地面积170平方米，重约30吨，耗电量150千瓦，造价高达48万美元。它每秒能执行5000次加法或400次乘法，是继电器计算机的1000倍、手工计算的20万倍，它还能进行平方和立方运算，计算正弦和余弦等三角函数的值及其他一些更复杂的运算。
与今日超级计算机动辄每秒亿亿次的计算速度相比，这个庞然大物的能力似乎微不足道，但在当时已经是了不起的成就。ENIAC问世后立即投入美国军事应用，原来需要20多分钟时间才能计算出来的一条弹道只要30秒，极大缓解了计算速度大大落后于实际要求的矛盾。更重要的是，著名科学家冯·诺依曼（V.N Weumann，1903-1957）带着原子弹研制过程中的计算问题加入了这研制小组，因此可以说，ENIAC为世界上第一颗原子弹的诞生和战争的迅速结束也立下了功劳。
然而，ENIAC被称为世界上第一台电子计算机并不准确。早在它问世前两年，为破译德国“洛伦茨（Lorenz）”加密机密码而生的“科洛萨斯（Colossus）”电子计算机已经在英国投入情报工作。
这台计算机部署在英国军情六处密码破译中心，位于剑桥和牛津两大学府之间的布莱奇利庄园（Bletchley Park）。久负盛名的“恩尼格玛”（ENIGMA）密码被破译之后，采用更复杂密码算法、希特勒认为不可战胜的“洛伦茨”成为盟军在情报战线上的新对手。
使用了1500个电子管、质量约1吨的“科洛萨斯”，可谓雪中送炭。破译“洛伦茨”，其他手段需要6～8星期，而使用“科洛萨斯”计算机仅需6～8小时。1944年6月，在诺曼底登陆前几天，它的升级版破译电文显示：希特勒认为盟军的登陆地点为加莱，盟军针对诺曼底地区的军事准备行动只是佯攻，因此德军不必增加诺曼底地区的兵力部署。
战争至此，胜负已定。立下赫赫战功的“科洛萨斯”在战争结束后拆卸销毁。作为最高军事机密，它所完成的历史使命直到20世纪70年代才为人们所知。被业内人士誉为现代计算机发源地的布莱切利庄园门前立了一块石碑，上面刻着丘吉尔向情报人员致敬的那句名言：“在人类历史上，从未有如此多的人对如此少的人亏欠得如此多。（Never in the field of human conflict was so much owed by so many to so few.）”
成也战争，误也战争。军事需求催生了电子计算机，但首先研制出计算机的英国人仅仅把它作为战争工具来使用，没能抓住大力推动计算机技术发展的契机，而是把历史机遇拱手相让给了美国人。
对于后者，一个属于ENIAC的时代很快到来了。不过，它的历史还必须追溯到5年前的ABC计算机。
20世纪30年代中期，美国艾奥瓦州立大学数学系和物理系教授约翰·文森特·阿塔纳索夫（John Vincent Atanasoff，1903-1995）决定研制电子计算机。他的初衷很简单——教学上经常不得不进行大量复杂枯燥的计算，而当时最快的机械计算机还是太慢且误差偏大，他需要更好的计算工具。
阿塔那索夫的设计包含三个关键性设想：使用二进制代替十进制表示数据，以保证精度；使用电子器件取代机械部件进行计算操作，以保证计算速度；机器采用把计算功能和储存功能相分离的结构，这就是著名的“计算机三原则”。
这些设想渐渐成为现实。在工程师克利福特·贝瑞（Clifford E.Berry，1818-1963）的协助下，机器于1941年基本研制成功，根据他们两人的名字命名为阿塔纳索夫-贝瑞计算机，简称ABC计算机。这台机器重约320千克，像一张桌子那么大，有300个电子管，能做加法和减法运算，以鼓状电容器来存储数字。它的运算速度比原来的机械计算器快得多，而且能做线性代数方程的计算。
但是，由于还有一些小问题没能解决，ABC计算机并未立即推广使用。比方说，如果打孔机发生故障，机器就会失控从而得出错误答案。艾奥瓦大学地理位置比较偏僻，这一发明也没有引起科学界的关注。由于珍珠港事件的爆发，包括两位发明者在内的许多科学家投入战争科研工作，ABC研制工作不得不束之高阁，连他们离开时留在地下室的两台样本机器后来也因为战时物品短缺而被拆除。
1940年，阿塔纳索夫在参加美国科学进步协会年会时，向宾夕法尼亚大学物理教授莫齐利（John Mauchly，1907-1980）讲述了自己的思想，并把自己有关电子计算机的笔记本交给了后者。基于阿塔那索夫的方案，莫齐利与研究生埃克特（J.Presper Eckert，1919-1995）开始合作研制电子计算机。当时的美国军方急需一种高速计算器来解决弹道的复杂计算问题，马上拨款大力支持。
ENIAC生而逢时。1946年2月10日，美国陆军军械部和宾夕法尼亚大学联合向全世界宣布了ENIAC的诞生。多年来，它被认为是世界上第一台电子计算机。
阿塔纳索夫似乎对此并不在意。直到一场官司听取他的证词，他才解释了ABC计算机的研制过程。1973年10月19日，美国明尼苏达地区法院判决莫齐利和埃克特的专利无效——“莫齐利和埃克特没有发明第一台电子计算机，只是利用了阿塔纳索夫发明中的构思”。
尽管如此，ENIAC的贡献仍然是划时代的。作为世界上第一台投入实际应用的电子计算机，它宣告了电脑时代的到来，开启了科学计算的大门。
被人们普遍认为是世界上第一台电子计算机的ENIAC，解决了二战中美军计算速度落后于实际需求的问题。然而，在它诞生的1946年，曾有人预测，全世界的电脑不会超过10台。2．大科学催生利器
过去的一百年里，电子计算机技术历经多次飞跃。根据计算机采用的物理器件，一般将计算机的发展分成四个阶段：20世纪四五十年代的电子管时代，20世纪中期的晶体管时代，20世纪60年代的集成电路时代，以及20世纪70年代以来的微处理时代。如果以交通工具来类比，这一发展历程相当于从驴车到加长凯迪拉克。
第一代电子管计算机的基本特征是采用电子管作为计算机的逻辑元件，数据表示主要是定点数，用机器语言或汇编语言编写程序。由于当时电子技术的限制，每秒运算速度仅为几千次，内存容量仅几KB。
正当电子管计算机流行世界的时候，伴随“固态革命”而来的晶体管已经在贝尔电话实验室（Bell Telephone Laboratories）悄然诞生，晶体管不仅能替代电子管整流、检波和放大，而且比电子管体积小、寿命长、不发热、耗电小。1955年，贝尔实验室研制出世界上第一台全晶体管计算机TRADIC（TRAnisitor DIgital Computer）。IBM在1960年全面推出晶体管化的7000系列电脑，成为第二代电子计算机的典型代表载入史册。
第二代晶体管电路电子计算机的基本特征是：逻辑元件逐步由电子管改为晶体管，外存储器有了磁盘、磁带，运算速度达每秒几十万次，内存容量扩大到几十KB，应用领域也从计算扩展到了事务处理、工程设计等方面。
1959年2月6日，基尔比（J.S.Kilby，1923-2005）向美国专利局申报专利“半导体集成电路”，他成功地在不超过4平方毫米的面积上集成了20多个元件。1964年，在IBM成立50周年之际，IBM历史上最为成功的机型——IBM360问世，标志着第三代计算机全面登场。第三代集成电路计算机的逻辑元件采用中小规模集成电路，运算速度每秒可达几十万次到几百万次。
20世纪70年代以后，计算机用集成电路的集成度迅速从中小规模发展到大规模、超大规模水平，微处理器和微型计算机应运而生。1974年底，电脑爱好者爱德华·罗伯茨（E.Roberts，1942-2010）发布了自己制作的装配有Intel第一款8位微处理芯片的计算机“牛郎星”。这台世界上第一部使用微处理器的计算机，从此掀开了个人电脑的序幕。
计算机世界就这样爆发了一场又一场革命。从第一代到第四代计算机，机器的体积越来越小，计算速度越来越快，价格越来越低，操作系统越来越完善，而应用软件已成为现代工业的一部分。
如果说计算机技术的发展为超级计算机的出现奠定了物质基础，来自大科学的需求则为其提供了现实动力。
20世纪前，科学研究基本上是一个人或几个人进行的“家庭作坊”。随着现代科学的迅猛发展，科学的分工越发细致，到20世纪90年代，现代科学学科已突破6000门。
人类对客观世界认识深化、细化的同时，集合思维的要求也越来越高。第二次世界大战后，科学研究领域开始出现现代综合思潮。1962年，美国普鲁大学科学史教授普赖斯（Derek de Solla Price，1922-1983）首次提出“大科学”概念。它有三个基本特征：大科学是科技、经济与社会高度协同的科学；大科学是各种学科渗透、综合和汇流的科学；大科学是一个既有机统一而又开放的大系统。
世界历史上著名的“大科学”项目包括：20世纪40年代美国陆军部实施的“曼哈顿”工程（即原子弹计划），20世纪60年代苏联组织的载人航天工程，20世纪60年代美国宇航局组织的“阿波罗”登月工程，20世纪六七十年代中国实施的“两弹一星”计划，20世纪末美国、英国、法国、德国、中国和日本共同参与的人类基因组计划，21世纪初美国国防部实施的“导弹防御”计划等。
这些工程和计划规模浩大，由大量科技人员参加，投入了大量科研经费，历时长。中国的“两弹一星”计划调动了26个部委、20多个省（区、市）、1000多家单位的精兵强将，历时近10年完成。美国的“阿波罗”登月工程同样前后花了10年时间，参与的大企业达2万多家，大学和科研机构120多个，参研人员多达40万人，花去240亿美元。
自然地，“大科学”项目需要计算性能更强的计算机——高性能计算机（High Performance Computer），又称超级计算机（Super Computer）或巨型计算机。“超级计算（Supercomputing）”这个词第一次见诸于世，是在《纽约世界报》1929年关于IBM为哥伦比亚大学建造大型报表机（Tabulator）的新闻中。
超级计算机通常是指由数百数千甚至更多的处理器（机）组成的、能计算普通PC机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机。美国能源部劳伦斯·伯克利国家实验室对超级计算机的定义是：由8个或更多的计算节点组成、作为单个高性能机器工作的集群。一些厂家这样定义：超级计算机的运算速度平均每秒1000万次以上，存储容量在1000万位以上。
天河二号工程副总指挥、新闻发言人李楠则将超级计算机定义为“同时代里运算速度达到最高级别的大容量巨型计算机”。他用5个“超级”来描述超级计算机。速度超级快——天河二号超级计算机运算1小时，相当于13亿人同时用计算器计算1000年；容量超级大——天河二号可存储12Pbyte的信息，相当于600亿册10万字的图书；体积超级大——日本“京”有864个机柜，美国“红杉”96个机柜、“泰坦”200个机柜；耗电超级多——Google的数据中心不得不建在水电站旁边；造价超级贵——各国的投入不遗余力。
谁最早提出超级计算机的概念，很难考证了。第一个研发出符合超级计算机定义产品的人是西蒙·克雷（Seymour Cray，1925-1996），他日后被人们称为“巨型机之父”。
克雷出生于美国威斯康星州的一个工程师世家。1960年，刚成立三年的控制数据公司（Control Data Corporation，CDC）接受美国原子能委员会的委托开始研制巨型机，公司的电脑总设计师就是年仅31岁的克雷。
根据克雷的要求，CDC在密林深处为他建立了一个实验室，配备了一个34人组成的研究小组。这位骨子里的工程师谢绝一切社交活动，以“丛林隐士”的姿态埋头研制。1963年8月，被克雷称作“简单的蠢东西”CDC6600超级计算机问世。
CDC6600仍属于第二代电脑，共安装了35万个晶体管。作为第一台真正意义上的超级计算机，它的运算速度达到1Mflops。CDC6600和升级产品CDC7600统治了世界高性能计算10年之久。
接下来的20世纪70年代中后期，以向量超级计算为主的超级计算机陆续出现，如CDCCyber205和克雷1号。值得一提的是1975年诞生的“克雷1号”，实现了当时绝无仅有的超高速——每秒1亿次运算。这台超级计算机的体积却并不巨大，占地不到7平方米，质量不超过5吨，共安装了约35万块集成电路。它同时标志着巨型机加入了第三代电脑的行列。
在20世纪70年代和80年代初期，向量计算处理对提高计算机运算速度十分有利，却已经接近物理极限，要想继续提高性能意味着必须投入多个CPU同时为一个程序工作。于是，一个全新的概念——大规模并行处理（MPP）被提出来了，超级计算机开始走上真正的商用化道路。
一般认为，超级计算机的发展经历了5个阶段：早期的单处理器巨型机、向量处理系统、大规模并行处理系统、共享内存处理系统和集群系统。目前各国研制的超级计算机大都使用集群式结构，只不过在具体采用的节点机型、互连拓扑结构及互连技术上会有所不同。与当年的向量式计算机不同的是，集群式超级计算机系统具有结构灵活、通用性强、安全性高、易于扩展、高可用性和高性价比等诸多优点。
自1976年美国克雷公司推出世界上首台运算速度达每秒2.5亿次的超级计算机以来，超级计算机堪称集万千宠爱于一身的高科技宠儿，在天气预报、生命科学、地球资源勘探、航空航天等高科技领域大展身手。
数千年来，人类主要通过理论和实验两种手段从事科学探索。16世纪后，以伽利略（Galileo Galilei，1564-1642）和牛顿（Sir Isaac Newton FRS，1642-1727）为代表的科学家对科学方法论进行了重大变革，使这两种手段更加完备。但对于许多复杂的科学问题，理论研究与实验方法都有很大局限性。电子计算机的发明则大大提升了人的计算能力，计算已经成为除实验、理论之外第三种科学活动的主要方式。
科学计算的能力异常强大。哈勃望远镜看不到亿万年前的太空，计算机能算出来。实验无法预知未来气候，计算机能算出来。海啸来袭速度极快，但美国科学家最近在超级计算机上发现了海啸和地震声波的关系，可以通过探测声波提前预警。这些关系人类未来生存和发展的大科学问题，是超算发展的根本驱动力。
进入21世纪后，竞争日渐激烈，高性能计算越发成为一个国家综合国力的体现和支撑国家实力持续发展的关键技术之一。鉴于超级计算机在解决诸如国防、能源、金融和材料等领域关乎国家利益问题上的能力，发展超算具有重要价值。竞相研制最快的超级计算机已成为国家自豪感的来源，新世纪科学最重要和经济上最有前途的研究前沿，最有可能通过先进的计算技术和运用计算科学得到解决。超级计算技术还开始运用到许多主要的经济活动中：石油和天然气公司利用超级计算机来寻找储藏，华尔街交易人利用超级计算机进行超快速的自动交易，宝洁公司甚至利用超级计算机来确保薯片在装罐时不会破碎。同时，拥有大型超级计算机的研究中心对顶级科学人才极具吸引力，因此超级计算机的意义超出了简单的计算。
当然，是否把发展超算纳入国家战略，取决于一国的发展状态、技术和人才实力以及经济基础。作为近年来国家实力大大增强的世界第二大经济体，在建设创新型国家的巨大驱动下，中国迎来了一个需要大力发展超级计算机的时期。
数千年来，人类主要通过理论和实验两种手段从事科学探索。今天，计算已经成为除实验、理论之外第三种科学活动的主要方式。3．时势论英雄
1993年，德国曼海姆大学汉斯（Hans Meuer，1936-2014）、埃里克（Erich Strohmaier）等人发起创建了全球超级计算机TOP500排名榜。TOP500目前由德国曼海姆大学、美国田纳西大学、美国能源研究科学计算中心（NERSC）以及劳伦斯伯克利国家实验室联合举办，每年排名两次，已成为全世界最具权威的超级计算机排名榜，是衡量各国超级计算水平的最重要的参考依据。
TOP500排行榜起源于曼海姆超级计算机统计（Mannheim Supercomputer Statistics）。从1986年到1992年，德国曼海姆大学超级计算机研讨会（Super-computer Seminars at Mannheim University）每年发布一份“曼海姆超级计算机统计”报告，简单罗列安装在美国、日本和欧洲的向量计算机系统——那一时期，超级计算机是向量计算机的同义词。
汉斯在回顾发起TOP500缘由时说：“我们注意到，这期间，人们对超级计算机这类数据的关注程度逐年提高。但由于向量计算机的统计是由系统制造商们自己申报的，所以统计数据的可靠性并不高，缺少一个可靠的数据库。另外，像日本Fujitsu VP30/50这类所谓的入门级向量计算机、美国Convex C1/2这种迷你型超级计算机始越来越流行，从性能上来看，这些系统是否是真正意义上的超级计算机呢？我们不得不开始非常谨慎地考虑，到底哪些系统符合超级计算机的定义，应该被纳入这一统计。从20世纪90年代初开始，向量计算机已经不再是唯一的超级计算机结构，大规模并行系统如Thinking Machines（TMC）的CM2也开始进入市场。因此，我们需要一套方法来定义到底什么是超级计算机，由哪些部分组成，根据什么对这些计算机进行排名。”
在1993年春天启动TOP500项目时，创始者们提出了一些简单的指导原则：①对全球范围内最强大的500台计算机进行排名；②用Rmax（即最好的Linpack性能）做Benchmark（基准测试）；③排行榜每年更新和发布两次——6月在德国的ISC（国际超级计算大会），11月在美国的SC（超级计算大会）；④所有的数据都在www.top500.org进行公示，以供公众查阅。
汉斯还对一些基本的问题进行了解答。
——为什么是“500台最强大的超级计算机”？“一个原因是因为1992年我们做最后一次‘曼海姆超级计算机统计’时发现全球范围内已经有530台超级计算机。另一个确切的原因是，受到了福布斯500排行榜的影响，这个排行榜统计的是全世界最富有的500个人和规模最大的500家企业。”
——为什么选择Linpack？“这主要是因为Linpack的Rmax指标广为人知，而且对所有系统来说也比较容易获得。严格来看，TOP500中所列的计算机仅仅是考察了它们在解决一组线性方程时的能力，比如，A x＝b，using a dense random matrix A。”
——为什么一年两次对TOP500排行榜进行更新，而非持续不断地更新？“首先，更新TOP500排行榜是一件非常费时的工作，程序也比较复杂。其次，我们认为，每年更新两次已经足以揭示HPC业界主要关心的那些重要的变化趋势，而且多年的经验也证明这点考虑是正确的。”
2014年1月23日，TOP500官方网站宣布，几乎在每一届国际超级计算大会上致开幕词的汉斯教授因癌症去世。而此时，第42届TOP500排行榜才公布了不到两个月。
尽管速度并不是衡量计算机能力的唯一因素，速度却是为全球最强计算机进行排名的最科学指标。
2014年6月23日发布的第43届排行榜上，第一名是中国国防科技大学研制、安装在国家超级计算广州中心的“天河二号”。它的浮点运算速度为每秒33.9千万亿次，比第二名快了近一倍。这是“天河二号”自2013年6月以来第三次夺冠。部署在国家超级计算天津中心、曾为中国摘得首枚超算“金牌”的“天河一号”此次下降至第14名。
第二名：泰坦（Titan）。部署在美国能源部橡树岭国家实验室中的Titan继续保持第二。Titan搭载Cray公司的XK7系统，使用560640个AMD皓龙处理器核心和261632个英伟达K20x加速器，运行速度为17.59千万亿次/秒。Titan是榜单上最节能的机器之一。
第三名：红杉（Sequoia）。搭载IBM的BlueGene/Q系统的Sequoia安装在美国能源部劳伦斯·利弗莫尔国家实验室，名次与上届相比并无变化。Sequoia最早于2011年交付使用，取得了每秒17.17千万亿次运行速度，该超级计算机使用了1572864颗核心。
第四名：京（K）。富士通制造的K计算机安装在日本神户化学研究所高级计算科学研究院（AICS），使用了705024颗SPARC64处理核心，运算速度为10.51千万亿次/秒。“京”曾在2011年6月取代“天河一号”成为当届冠军。
第五名：米拉（Mira）。美国能源部阿尔贡国家实验室的Mira采用了第二代BlueGene/Q架构，核心数量比排名第八的Juqueen要多得多，因此性能达到了几乎翻番的每秒8.59千万亿次。
第六名：代恩特峰（Piz Daint）。位于瑞士国家计算中心的这台计算机速度每秒6.27千万亿次，从第42届榜单开始进入前10名，也是欧洲最快的超级计算机和前10名中能效最高的超级计算机。
第七名：Stampede。德克萨斯大学德克萨斯高级计算中心的Stampede运算速度为5.17千万亿次/秒。
第八名：Juqueen。Juqueen位于德国尤利希研究所，是目前欧洲第二快的超级计算机。Juqueen搭载了IBM的BlueGene/Q系统，在Linpack测试时处理能力可达每秒5.01千万亿次浮点运算。
第九名：Vulcan。Vulcan位于美国能源部劳伦斯·利弗莫尔国家实验室，在Linpack基准测试运算速度达到4.29千万亿次/秒（petaflop/s）。
第十名：美国政府的一台没有名字的Cray XC30计算机，Linpack测试速度为3.14千万亿次/秒，不到“天河二号”的十分之一。这台并未透露具体安装地点的机器是第43届TOP500排行榜前10名中唯一的“新人”。它取代德国莱布尼兹超级计算中心、欧洲排名第三的SuperMUC，成为与上一届差别不大的新榜单上最显著的变化之一。
新一届榜单要点包括：
——2014年6月世界上最强大的500台超级计算机总性能达到每秒274千万亿次浮点运算，这一指标在2014年1月和2013年分别为每秒250千万亿次和223千万亿次。但TOP500组织在一份声明中说，从榜单看，超级计算机的整体性能提升速度已降至历史最低点——例如，在1994年至2008年间，榜单最后一名的计算性能平均每年提升90％，而过去5年每年只提升了55％。
——目前世界上共有37套系统突破了Linpack千万亿次大关，比6个月前增加了6套。
——世界TOP500中TOP10的最低性能都超过了3.1Pflops，其中4台由IBM公司制造，3台来自Cray公司，国防科大、富士通公司和Dell公司各1台。高端能力超算（TOP10）的研制呈现出百花齐放的局面，各家都在积极占领制高点，但IBM公司优势明显。
——世界TOP500中96％的机器使用6核及以上处理器，83％的机器使用8核及以上处理器。62套系统采用加速部件加速，比上一届榜单的53台多出9台。其中44台采用Nvidia的GPU，17套系统采用Intel MIC。85.4％的机器使用Intel处理器，IBM和AMD是处理器的第二和第三大厂商，AMD的份额比6个月前下降了3个百分点。
TOP500运行的最初10年里，中国的高性能计算机未曾向国际申报Linpack性能测试结果，因此未能列入TOP500排行榜。2002年，联想深腾1800万亿次机群名列2002年世界TOP500第43名，结束了在TOP500排行榜里没有中国产高性能计算机的历史。
截止2014年6月，中国研制的天河系列超级计算机第4次夺取世界第一名，牢牢站稳了中国在TOP500超级计算机俱乐部的冠军位置。同时，中国进入新一届榜单的超级计算机总数名列亚军，共有76台超级计算机上榜，比上一届大幅增加13台。而在10年前的TOP500榜单中，中国的上榜机器仅为个位数。除了天河系列计算机，继续进入榜单的中国国产超级计算机还有来自曙光星云、神威蓝光的多台机器，它们这一次的最高排名分别为第28名和第46名，较上一届略有下降。
与国际TOP500相对应，中国软件行业协会数学软件分会自2002年起每年发布一次中国高性能计算机排行榜（TOP100），至今已历12年。2013年TOP100排行榜中机器的平均Linpack性能为570Tflops，而2013年国际TOP500排行榜中机器的平均Linpack性能为448Tflops。这意味着，中国与世界平均性能差距从原来的落后近一年提升为比国际平均水平高27％。“出现跨越式发展的主要原因是我国仅天河二号一台超级计算机的Linpack性能就占中国TOP100总性能的近60％！”张云泉说，“因此，如何用好天河二号、发挥其巨大的计算能力，成为未来两三年中国超级计算行业面临的挑战性问题。”
2013年中国TOP100的机器中，美国厂商制造的机器数量占装机总数的48％，国内厂商份额为52％。在曙光、浪潮、国防科大、神威、中科院工程所和联想等国内厂商的努力下，国外厂商已经很难达到2002年占装机总数76％的绝对优势状态。曙光公司与IBM公司并列数量份额第一名，而曙光公司已连续5年保持总数量份额第一。
中国高性能计算的发展开始进入快速发展期，第一名性能开始出现大幅度的跳跃。未来两三年，中国会相继发布一系列新的国产超级计算机。
超算领域的应用与研发同等重要，这决定了在TOP500排行榜上拥有机器的数量——无论机器由谁制造，成为衡量各国科技实力的最重要因素之一。
美国仍然是世界最强超级计算机的最大用户，拥有500台机器中的233台，尽管绝对数量较上一届有所下降，仍旧是占了大半壁江山；在前10名中，美国占据6席；在37套Linpack千万亿次系统中，美国占据15席。从制造厂商来看，仅是惠普、IBM、克雷三家美国公司，就制造了500台机器中的409台，装机份额占81.8％，遥遥领先于其他所有国家的制造商。
自世界上第一台超级计算机在美国诞生以来，美国的超级计算机研制和产业一直处于世界前列，在大多数时间里占据着TOP500排行榜第一名的位置，以至于我们在谈论世界高性能计算机发展的过去时，很多时候指的就是美国的高性能计算机发展史。几十年来，美国开发了用于大型超级计算机的大多数基础技术，并在其许多研究实验室和大学制造了一批规模最大、速度最快的超级计算机，其中一些顶级超级计算机用于模拟核试验，其他一些则用于预测天气、能源等领域的研究。
从1982～2005年，美国国防部、能源部、国家科学院、国家科学基金委以及美国总统信息技术顾问委员会、美国信息技术咨询委员会、美国国家竞争力委员会等提出的有关信息技术和计算机的建议报告中，大都涉及了高性能超级计算机的内容。2011年之后不到两年的时间里，美国先后投入巨资成功研制红杉和Titan，先后两次重新夺取世界第一。美国目前正在积极构建运算能力超越中国天河系列的超级计算机系统。
机器份额排在美国、中国之后的是日本、英国、法国和德国。“京”的成功并非偶然。在研发超级计算机方面，日本属于起步较早的国家之一。自20世纪90年代起，日本意识到超级计算机研发是提高其国际竞争力的重要一环，不断推出和更新超级计算机的研发计划。最新TOP500排行榜中，日本上榜机器为30台，但在37套Linpack值突破千万亿次的计算机中日本占了5席，超过中国的三席。
1999年，日本投入400亿日元（约为人民币25亿元），开始名为“地球模拟器”的超级计算机研发，旨在通过在计算机内置“虚拟地球”预测及解析整个地球大气、地壳、地震等活动为目的。2002年，“地球模拟器”成功推出，将一直独占鳌头的美国挤下了头把交椅。之后，由于预算资金削减原因，日本超级计算机的研发政策发生了转向，从政府主导型开始向产学一体化、为民生提供更多贡献的方向发展。
不过，2011年6月由日本富士通公司研发、日本理化学研究所组装、并接受来自日本政府资助的“京”超级计算机以每秒8162万亿次运算速度成为当时全球最快的超级计算机。这是时隔7年后日本重返世界超级计算机榜首。
在湖南长沙“2013高性能计算国际论坛”上，“京”计算机设计师大介博库（Taisuke Boku）教授坦陈，超级计算机发展首先需要政府支持。“今天的超级计算机研制不仅仅是某一家公司的事了，在日本，这是国家工程。”
欧洲采取“化零为整”的联合手法，共同打造“超超级”计算机。2010年6月，投资数亿欧元、20个国家参与、每秒速度达百万兆次的超级计算机合作平台计划在西班牙巴塞罗那启动。此计划旨在通过建立一个连接欧洲各种计算资源的基础设施，增强欧洲的超级计算能力。最新TOP500排行榜中，英国、法国、德国三国的上榜机器总数为79，比6个月前增加了14台。在37套Linpack值突破千万亿次的计算机中，欧洲占了14台。
来自德国的计算机科学家施密特（Sebastian Schmidt）在“2013高性能计算国际论坛”上表达了对中欧合作前景的信心：“合作前景非常美好，因为我们面临的问题是相同的，比如智能性社会和能源问题。因此，我们需要共同努力，需要在科学家之间、计算机工程师之间开展广泛的合作。”
最新TOP500排行榜中，俄罗斯有5台机器上榜，最高排名为世界第42位，名次比6个月前有所下滑。俄罗斯最强的超级计算机是莫斯科大学研制的“罗莫诺索夫（Lomonosov）”计算机，理论峰值和Linpack实测数值分别是1.7千万亿次浮点运算/秒和0.9千万亿次浮点运算/秒。
印度也是世界上为数不多的自主拥有超级计算机的国家，它以低廉的成本研制出了高品质和具备高速运算能力的超级计算机。2007年的全球TOP500排行榜中，印度首次有超级计算机打入世界第4位。印度的IT产业具备强大潜力，在最新500强中印度占有9席，最高排名为第44名，与6个月前相比实现了大步跨越。
曾经夺得世界第4名的计算机EKA位于印度塔塔集团计算研究实验室（CRL）。CRL公司CEO维平·乔杜里（Vipin Chaudhary）早在2007年就认为，CRL具有建造世界最快超级计算机的能力：“CRL并不看重保持排名，如果需要，我们就能设计和建造出最快的计算机系统。”
据报道，俄罗斯超算公司RSC集团和俄罗斯科学院日前提议与印度合作，共同建造先进的超级计算机设备。
纵观诸雄逐鹿的世界超算战场，可以发现四大趋势——
第一，超级计算一直是世界大国必争的战略制高点，西方强国保持超级计算领先地位的决心从未改变。“天河一号”夺取世界第一，进一步加剧了国际竞争。继中国夺冠之后，遭受“311地震”重创的日本投资“京”10亿美元以上，提前于2011年6月夺取世界第一；美国IBM为“红杉”投资11亿美元，提前半年于2012年6月夺回世界第一；美国Cray则在2012年底推出“泰坦”——希腊神话中拥有超强能力和巨大形体的统治者，再拿世界第一。
第二，在经济危机席卷全球的大背景下，西方把发展超级计算作为振兴实业经济的工具，既可直接带动微电子、光通信、软件研发等相关产业发展，又可间接支撑生物医药、金融分析、新材料等新兴产业的发展。2012年4月出版的《科学美国》（Scientific American）刊文称：“振兴美国制造业的关键在于让美国的超级计算机为中小型制造商服务，建议在美国政府、制造业界和大学之间建立一种协同机制，帮助中小型制造商克服缺少软件、技能短缺等使用超级计算的障碍。”美国著名计算科学家杰克·唐加拉（Jack Dongarra）教授也认为：“西方国家把投资超级计算作为应对经济危机的主要手段之一，加大投资力度，加快研制进程。”这几年的发展趋势表明，美国等西方国家正在将超级计算推向一个“产业贯通式”深化发展的阶段，中小型企业普遍应用超级计算的时代正在到来。
第三，当前西方强国在超级计算领域的优势得益于自然科学的领先地位，得益于长期的投入和核心技术的突破，得益于信息产业的整体优势；尽管中国超级计算机几度领先全球，尽管来自亚洲的机器份额逐年上升，西方强国的领先优势目前并没有改变。
第四，协同设计（Co-design）正成为支撑超级计算领域持续发展的重要途径。超级计算机研制正从系统研制为主的发展模式，转变为使能技术、系统技术和应用技术相结合的“生态环境”一体化发展模式。这种发展模式充分利用了公司、大学、研究机构的协同创新，持续加大微处理器设计、工艺结构、编程模型等领域的协同创新力度；同时，应用领域的协同创新正在深化，美国和日本的超算应用模式日趋成熟。
克雷公司研制的“泰坦”在2012年11月至2013年6月之间是世界上最快的超级计算机。它部署在美国能源部下属的橡树岭国家实验室，由同样来自该实验室的“美洲虎”多次升级改装而成。4．安全感、战争与沉寂的近代中国
计算机的发展史，就是人类在从计数到科学计算的需求推动下不断改进计算方法和工具的历史。我们不难发现，就像法律、宗教或任何其他科技发明一样，计算的诞生与人类的安全感息息相关。
让我们回到远古时代。大约在100万年前，地球上出现了最早的人类。艰难的自然环境、无处不在的野兽以及随时可能夺去生命的疾病，让他们终日生活在恐惧之中。
他们找到了大量的食物，会认为这是“多”；食物不够吃，则认为这太“少”。野兽袭来时，他们会用尚未成形的原始语言通知同伴，那边来了一头老虎、两只大象。当树上的果子青涩难以下咽，他们会等上一段时间再来采摘，至于究竟要等多久，他们也许会于每次太阳升起之时在石头上刻下一道印记。
在1万多年前，人类学会了种植和饲养，从四处漂泊的洞穴荒野进入了定居生活。在农牧业生产中，他们需要更准确地知晓播种、收获的时间，需要统计庄稼、羊群的多少，这样才能保持稳定的生存与发展。
随着人类从四觅食物、躲避野兽和寻找藏身之所的艰苦努力中解放出来，他们开始把时间用于思考一些与吃喝拉撒没有直接关系的事
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