超級(jí)計(jì)算機(jī)有什么用

國(guó)防安全和核技術(shù)研究

美國(guó)《華盛頓自由燈塔》網(wǎng)站5月3日刊登文章，稱近期美國(guó)國(guó)家安全局(NSA)和能源部共同提交的一份研究報(bào)告中，估算了中國(guó)最新超級(jí)計(jì)算機(jī)"太湖之光"的性能，認(rèn)為美國(guó)在超算領(lǐng)域可能將失去領(lǐng)先地位，而這將"嚴(yán)重威脅美國(guó)的國(guó)家安全"。

報(bào)道稱，這份報(bào)告中這樣說(shuō):"國(guó)家安全需要盡可能提高計(jì)算能力，失去超算領(lǐng)域的領(lǐng)先地位將嚴(yán)重影響國(guó)防安全。"該報(bào)告稱，超級(jí)計(jì)算機(jī)在設(shè)計(jì)、發(fā)展和分析幾乎所有現(xiàn)代武器系統(tǒng)中都扮演了關(guān)鍵角色，包括核武器、網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)能力、戰(zhàn)艦、飛機(jī)、通訊安全、導(dǎo)彈防御、精確打擊和高超聲速武器。

超級(jí)計(jì)算機(jī)在核技術(shù)研究方面有巨大作用，目前全世界大規(guī)模獨(dú)立開展激光核聚變研究的也只有中美兩國(guó)的"國(guó)家點(diǎn)火"和"神光"工程，這是可能給世界帶來(lái)新技術(shù)革命的前沿工程。不過(guò)無(wú)疑，激光核聚變首先帶來(lái)的將是"不可控聚變裝置"的革命性變化，而這可能是二戰(zhàn)中美德原子彈競(jìng)賽，冷戰(zhàn)中美蘇氫彈競(jìng)賽后，又一次生死攸關(guān)的競(jìng)賽。

天氣預(yù)報(bào)

氣象臺(tái)的天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)度一直在提升，這背后其實(shí)都是超級(jí)計(jì)算機(jī)的功勞。

北京師范大學(xué)全球變化與地球系統(tǒng)科學(xué)研究院王蘭寧教授，是中科院軟件所與清華大學(xué)、北師大合作的“全球大氣非靜力云分辨模擬”團(tuán)隊(duì)成員之一。他從上世紀(jì)90年代從事氣象預(yù)報(bào)員，到后來(lái)轉(zhuǎn)型成為大氣分析專家，預(yù)報(bào)天氣的準(zhǔn)頭不斷提升。

“下不下雨關(guān)鍵看云層運(yùn)動(dòng)，在沒(méi)有超算之前，觀測(cè)云層的精度是按照經(jīng)緯度。有了超算之后，就可對(duì)云層運(yùn)動(dòng)進(jìn)行精確模擬與觀測(cè)?！蓖跆m寧說(shuō)。

為了提高觀測(cè)進(jìn)度，他十幾年來(lái)追逐著超算發(fā)展的腳步。

2011年，他在天津的“天河一號(hào)”上實(shí)現(xiàn)了觀測(cè)精度10萬(wàn)公里的目標(biāo);隨后，他又在“神威藍(lán)光”實(shí)現(xiàn)了1萬(wàn)公里精度;今年，他在“神威·太湖之光”上實(shí)現(xiàn)了9公里精度。如今，他又在向著3公里精度努力。

“如果能夠盯著每一朵云，天氣預(yù)報(bào)就將萬(wàn)無(wú)一失?！蓖跆m寧說(shuō)，當(dāng)然，這還需要更強(qiáng)的超算能力支撐。

環(huán)境監(jiān)控

建一棟樓對(duì)周邊的環(huán)境到底有什么影響?如何建設(shè)風(fēng)道便于污染物擴(kuò)散?中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院正在國(guó)家超算無(wú)錫中心進(jìn)行的一項(xiàng)課題，就是深圳市污染物擴(kuò)散的模擬。通過(guò)超算模擬，可以根據(jù)目前污染物的情況，計(jì)算出未來(lái)一段時(shí)間的大氣污染物濃度和分布，進(jìn)行空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)。從預(yù)報(bào)結(jié)果還可以計(jì)算出哪些污染源“貢獻(xiàn)”最大，了解污染的來(lái)龍去脈，為污染防控提供決策指導(dǎo)。

“現(xiàn)在已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)倒推排查究竟是哪個(gè)排放點(diǎn)導(dǎo)致了某次大氣污染，未來(lái)將能夠?qū)崿F(xiàn)每個(gè)小區(qū)、每個(gè)居民點(diǎn)空氣質(zhì)量的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)?！敝锌圃荷钲谙冗M(jìn)技術(shù)研究院副研究員陳榮亮說(shuō)。

醫(yī)療應(yīng)用

模擬血流、模擬心臟、模擬人體任何一個(gè)部分，有了超級(jí)計(jì)算機(jī)，這些都不再是夢(mèng)想。

近期，美國(guó)科學(xué)家利用世界前十的超級(jí)計(jì)算機(jī)，選取一名真人掃描其血管系統(tǒng)，通過(guò)3D建模技術(shù)建立動(dòng)脈系統(tǒng)模型，成功地再現(xiàn)了整個(gè)人體的動(dòng)脈系統(tǒng)。任何直徑或?qū)挾仍?毫米以上的動(dòng)脈血管都會(huì)出現(xiàn)在模型中，而且模型的分辨率達(dá)到了9微米。

只要運(yùn)算核夠多、速度夠快，醫(yī)療工作者的診斷和治療水平將大大提升，而科學(xué)的治療手段更容易讓患者接受。

陳榮亮近日也在利用“神威·太湖之光”對(duì)人體血流進(jìn)行模擬與分析，例如可以及時(shí)有效地判定一個(gè)病人是否會(huì)發(fā)生腦梗塞的風(fēng)險(xiǎn)。

“過(guò)去，對(duì)一個(gè)可能發(fā)生腦梗塞病人，醫(yī)院難以判斷是否要進(jìn)行支架手術(shù)，一般都會(huì)通過(guò)從大腿動(dòng)脈處放進(jìn)測(cè)壓導(dǎo)絲進(jìn)行測(cè)量，這種方式既危險(xiǎn)又痛苦。如今，經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算，只要血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)如果小于0.8，就要做手術(shù)?！标悩s亮說(shuō)。

科學(xué)解決醫(yī)患關(guān)系，從超級(jí)計(jì)算機(jī)開始。

個(gè)性化服務(wù)

你對(duì)自己了解多少?好奇自己究竟是什么樣的人?翻到星座運(yùn)程時(shí)，半信半疑，但還是會(huì)瞄瞄和自己相關(guān)的那一頁(yè)?人類最好奇的永遠(yuǎn)是自己本身。

超級(jí)計(jì)算機(jī)，在我們認(rèn)識(shí)自己方面也能派上用場(chǎng)。

該功能的正式名稱叫“個(gè)性特征服務(wù)”。美國(guó)的IBM超級(jí)計(jì)算機(jī)“沃森”近期宣布，通過(guò)對(duì)每個(gè)人2300條最新社交網(wǎng)絡(luò)推文的解讀，應(yīng)用語(yǔ)言學(xué)分析方法歸納總結(jié)你的社交特性，然后將你與其他幾十萬(wàn)甚至數(shù)百萬(wàn)用戶進(jìn)行比較，從而勾勒出你與眾不同的個(gè)性。

“沃森”的分析程序如果由“神威·太湖之光”來(lái)做，是不是會(huì)更加準(zhǔn)確?

“理論上是可以實(shí)現(xiàn)的，畢竟我國(guó)的超算已經(jīng)達(dá)到了足夠的分析能力。”長(zhǎng)期從事超算應(yīng)用的中科院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心研究人員周純葆說(shuō)。只要科學(xué)家們的“腦洞”夠大夠好玩，設(shè)計(jì)禮服、設(shè)計(jì)創(chuàng)意食譜、設(shè)計(jì)任何你想得到或者想不到的玩意，超級(jí)計(jì)算機(jī)都有機(jī)會(huì)搶生意。

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