超級(jí)計(jì)算機(jī)的研究進(jìn)展

1、醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)課程1超級(jí)計(jì)算機(jī)的發(fā)展進(jìn)程及應(yīng)用當(dāng)代社會(huì)，人口越來越多、信息量越來越大、氣候越來越暖、災(zāi)害凸顯頻繁、科學(xué)問題越來越艱深，想要解決這些問題，就必須依靠計(jì)算能力強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)。計(jì)算填補(bǔ)了理論分析和實(shí)驗(yàn)的空白，使得人們能夠深入的研究從理論分析角度看過于復(fù)雜和困難的，從實(shí)驗(yàn)角度看過于昂貴危險(xiǎn)，甚至是無法進(jìn)行探索的問題。計(jì)算已經(jīng)成為理論與實(shí)驗(yàn)相互彌補(bǔ)的第三手段，已經(jīng)成為人們認(rèn)識(shí)世界的第三只眼睛。作為計(jì)算能力最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)的作用顯得

2、日益重要，地位日益凸顯。（一）何謂“超級(jí)計(jì)算機(jī)”？超級(jí)計(jì)算機(jī)是指數(shù)百數(shù)千甚至更多的處理器（機(jī)）組成的、能計(jì)算普通的PC機(jī)和服務(wù)器不能完成的大型復(fù)雜課題的計(jì)算機(jī)。新一代的超級(jí)計(jì)算機(jī)采用渦旋式設(shè)計(jì)，每個(gè)刀片就是一個(gè)服務(wù)器，能實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，并根據(jù)需要隨時(shí)增減。現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的決勝之處在于經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。（二）世界超級(jí)計(jì)算機(jī)的成長(zhǎng)歷程第一個(gè)研發(fā)出符合超級(jí)計(jì)算機(jī)定義產(chǎn)品的人應(yīng)該是西蒙克雷博士，此人后來被西方稱為“巨型機(jī)之父”。超級(jí)計(jì)算機(jī)的時(shí)間線可以

3、從1942年算起，至今已經(jīng)發(fā)展了將近70年的時(shí)間。在這七十年間超級(jí)計(jì)算機(jī)突破性的進(jìn)展有22次發(fā)生在美國(guó)，5次日本，2次法國(guó)，1次中國(guó)。1994年12月，美國(guó)Intel公司宣布研制成功世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)，它每秒可進(jìn)行3280億次加法運(yùn)算。而在2008年美國(guó)軍用超級(jí)計(jì)算機(jī)跑路者達(dá)到了計(jì)算機(jī)工業(yè)界長(zhǎng)期以來追求的計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力的里程碑，一秒鐘運(yùn)算能力達(dá)到1026萬億次，突破了一萬億次大關(guān)。就在今年11月7日，日本RIKEN高級(jí)計(jì)算科學(xué)研究院

4、（AICS）、富士通聯(lián)合宣布，世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)“京”（KComputer）已經(jīng)成功提速，Linpack測(cè)試的最大計(jì)算性能達(dá)到了10.51PFlops，也就是每秒鐘1.051億億次浮點(diǎn)計(jì)算，這也是人類首次跨越了1億億次計(jì)算大關(guān)。（三）我國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)的發(fā)展在超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，中國(guó)可謂是后起之秀，但中國(guó)的計(jì)算機(jī)發(fā)展最早可以追溯到上世紀(jì)50年代。1959年9月，中科院計(jì)算技術(shù)所研制成功我國(guó)第一臺(tái)大型通用計(jì)算機(jī)——104計(jì)算機(jī)。醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)課程

5、3利用高性能計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬藥物篩選是一條嶄新的途徑。首先通過計(jì)算機(jī)篩選化合物數(shù)據(jù)庫（一般包括幾百到上千萬化合物三維結(jié)構(gòu)和藥物信息），可使得實(shí)際篩選的化合物集中上千倍。研究?jī)?nèi)容是以藥物作用靶點(diǎn)的三維結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，將三維結(jié)構(gòu)庫中的小分子自動(dòng)對(duì)接到受體結(jié)合腔中，通過衡量小分子與受體間的相互作用能，選擇有利于分子間相互作用的化合物進(jìn)行深人研究。這個(gè)過程需要龐大的計(jì)算要求，需要新一代的計(jì)算技術(shù)予于支撐。3、氣象分析由于氣象變化迅速，影響因素眾多，采

6、集的數(shù)據(jù)龐大，對(duì)地面氣象站和天上的氣象衛(wèi)星偵察的信息進(jìn)行集中化數(shù)據(jù)處理，量化分析，建模分析，這需要超級(jí)計(jì)算機(jī)才能進(jìn)行快速、精準(zhǔn)的分析。4、艦船設(shè)計(jì)和飛機(jī)設(shè)計(jì)艦船在海里行駛，和戰(zhàn)機(jī)在天上飛所用到的知識(shí)點(diǎn)都是流體力學(xué)知識(shí)和大氣氣動(dòng)力學(xué)分析，這兩點(diǎn)都需要計(jì)算機(jī)建模分析，需要大量的數(shù)學(xué)運(yùn)算和優(yōu)化處理，才能設(shè)計(jì)出最佳的艦船和最優(yōu)性能的戰(zhàn)機(jī)來，超級(jí)計(jì)算機(jī)對(duì)這兩個(gè)方面研究都能派上用場(chǎng)。5、密碼破譯這一點(diǎn)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中用途不大了，因?yàn)榻粦?zhàn)國(guó)雙方可以隨時(shí)換

7、密鑰，這樣你理論上永遠(yuǎn)破解不了敵方的戰(zhàn)爭(zhēng)密鑰了，尤其是量子技術(shù)的發(fā)展使破解密鑰更是難上加難，幾乎理論上完全不可能。但是我們研制超級(jí)計(jì)算機(jī)能使我們掌握破解敵方密鑰的一種方法，這對(duì)敵人多少是一種威懾，所以研制超級(jí)計(jì)算機(jī)能帶動(dòng)軍事密鑰學(xué)的發(fā)展。6、情報(bào)分析戰(zhàn)時(shí)情報(bào)的來源是很復(fù)雜的，也是多種多樣的，如何在各種各樣紛繁復(fù)雜的情報(bào)中，分析出有價(jià)值的情報(bào)，是一門學(xué)問，它有一套專門的數(shù)據(jù)處理分析流程和數(shù)學(xué)建模分析步驟，用超級(jí)計(jì)算機(jī)能保障更快更高更強(qiáng)的完

8、成情報(bào)分析任務(wù)。7、聯(lián)合作戰(zhàn)模擬就是用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)搭建起士兵訓(xùn)練模擬計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，敵方的地理數(shù)據(jù)、戰(zhàn)機(jī)、軍艦和坦克性能都量化在用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)展現(xiàn)的計(jì)算機(jī)環(huán)境中，讓士兵不出國(guó)就能體會(huì)到外作戰(zhàn)的感覺，這樣訓(xùn)練士兵，能節(jié)約大量成本，而超級(jí)計(jì)算機(jī)恰恰能當(dāng)這個(gè)訓(xùn)練系統(tǒng)的服務(wù)器用，這就是超級(jí)計(jì)算機(jī)更大的妙用了。這些領(lǐng)域的探索還有很長(zhǎng)一段路要走。對(duì)我國(guó)來說，首先要在超級(jí)計(jì)算機(jī)性能上趕超其他先進(jìn)國(guó)家，才能在超級(jí)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用上領(lǐng)先一籌。我國(guó)在超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域