智能超算超级在哪里?今天我们来了解高性能计算

2020-07-07 08:54:55 朱明劲 0

智能超算超级在哪里?顾名思义,当然是超级在它的计算和数据处理能力!

一、什么是高性能计算?

高性能计算平台有“超大量”、“高速度”的特点,高性能计算平台是指能够执行一般个人电脑无法处理的大量资料与高速运算的电脑。由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成,高性能计算平台主要特点包含两个方面:极大的数据存储容量和极快速的数据处理速度高性能计算平台采用涡轮式设计,每个刀片就是一个服务器,能实现协同工作,并可根据应用需要随时增减。它可以在多种领域进行一些人们或者普通计算机无法进行的工作,多用于国家高科技领域和尖端技术研究。

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二、高性能计算平台的组成结构

我们在使用计算机的时候常会听到“硬件”和“软件”这两个名词,没错,高性能计算平台也是主要由这两部分构成。

硬件

高性能计算平台的硬件组成与个人计算机组成基本相同,主要是由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成。但是高性能计算平台超强的数据分析处理能力、超大的存储容量、巨大的能耗是个人计算机无法比拟的。

软件

高性能计算平台在硬件方面是非常强大的,但是同时为了发挥出它最大的性能,软件方面也很重要。现在的超级计算机60%以上都是使用了为许多学计算机和软件的程序员们所熟知的Linux操作系统,大多数高性能计算平台的系统是基于Linux来适应不同应用而量身定制的。

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三、高性能计算的应用及功能

1. 高性能计算应用科学领域,促进时代发展

气候模拟和天气预报、地震模拟、海啸危害预测

高性能计算平台利用其强大的数据处理能力,帮助人们改变了解自然世界的方式,为社会提供巨大的利益。它模拟大气、气候和海洋,可以精准预测地震和海啸。可以更好地理解龙卷风和飓风,或破译引起地磁暴的力量,黄石超级计算机和NWSC将带来更好的预测,并更好地保护公众的经济。用于复杂的气象分析,处理全球气象卫星数据。超级计算机的快速数据处理能力,能预知全球气象,对气象卫星侦察的信息进行集中化数据处理,量化分析,建模分析。

揭示宇宙演化进程

中微子是自然界中最基本的粒子种类之一,它不带电,运动速度快,目前的物理学实验和宇宙学观测都无法测定中微子的绝对质量。中微子对宇宙早期星系和大尺度结构的形成会产生微弱的抑制作用,后者可以通过大规模宇宙学数值模拟被间接“测量”,从中获得中微子质量信息。这种大规模宇宙学数值模拟,必须依赖具有强大计算和存储能力的高性能计算平台

模拟核试验

美国能源部下属的橡树岭国家实验室和劳伦斯利弗莫尔国家实验室,利用1945~1992年美国进行的1054次核试验获取的数据,通过高性能计算平台建立核爆炸数学模型,深入了解核爆炸的原理,从而为研制新一代核武器服务;对于现有大批接近服役年限的核武器,可以利用高性能计算平台模拟预测它们何时会失效,哪个部件需要更换等。

④此处省略n个“0”和“1”……(你懂的)

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2. 高性能计算平台应用生产领域,节省人力资源

石油勘探、煤矿勘测等

利用高性能计算平台强大的计算密度,对于一些事故发生率较高,在生命安全造成极大威胁的高危行业,以高性能计算平台代替人工进行作业,如地下采煤、高空作业、爆破工作和石油勘探等数据进行处理和分析。

3. 应用于医学制药、先进制造、人工智能等新兴领域

生物信息学成为高性能计算新的应用领域,如人类基因组测序过程中产生的海量数据处理就离不开高性能计算平台。最近,NASA超算平台就助力于对COVID-19的研究。在制药领域, 可以利用高性能计算平台则可以对药物研制、治疗效果和不良反应等进行模拟试验,从而将新药的研发周期缩短3~5年且可显著降低研发成本。而在其他如人工智能、深入学习、基因工程、金融分析等新兴领域也有大量的应用。

4. 应用于医学诊断,有利于实现精准医疗

① 模拟血流

人体中血管的总长度加起来有10万~16万千米,实时模拟血液在血管中的流动如果没有超算平台几乎是不可能完成的任务。这可以及时有效地判定一个人是否会有发生脑梗塞的风险,而无需在血管中放入测量设备。除了模拟血流,超算平台还可以模拟人体各个器官的工作机理及人体内各种生化反应等。

② 精准治疗

基因的差异决定个体差异。一个人的基因组里就有30亿对碱基等待科学家分析,并要考虑人的生活习惯和外部环境等信息。而这还远远不够,至少需要几百万个人的基因数据组成数据库,这样才能分析清楚基因差异和各种健康问题的关系,从而因人施“治”。而这些都需要超强的计算能力才能应对。

四、高性能计算平台的发展前景

大数据时代的到来,高性能计算平台将会在未来信息化发展中大放光彩,首先是它和云计算,云储存联系在一起,为大数据技术的发展提供保障。未来超级计算机很可能会发展为共享服务器云计算的形式,发挥它极强运算速度和大批量数据处理的优势。

相信未来,高性能计算平台会发挥其强大的“才能”,进一步全面推动我国各个领域的科技的发展,同时进一步提高人们社会生活的质量

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