行业资讯丨正低调改变世界的高性能计算

2021-01-21 13:39:11 景派科技-市场部 10

高性能计算(HPC)现在是数据科学家的重要工具,他们在训练、延迟推理以及老生常谈的需要处理大量数据的问题。高性能计算集群必须支持这些组合的工作负载,满足高性能数据分析工作负载。高性能计算除了应用于大数据计算,物理计算,生物计算,人工智能等等,这些比较广泛的领域,还有些比较低调却高调地改变着世界,提升人们的生活。

高性能计算平台处理海水淡化模拟

由于世界上许多地方都面临着某种形式的淡水压力,而气候变化加剧了大多数压力,为确保人类未来有充足的淡水供应,淡化海水显得越来越必要。然而,迄今为止,淡化已被证明是昂贵的,困难的,而且高耗能。因此,研究人员通过使用高性能计算的技术,来研究更有效的海水淡化方法。

事实证明,需要学习的领域之一是生物膜,该膜已被证明在过滤水中不想要的化合物(包括盐)方面非常有效,但这些膜在扩大规模方面一直存在挑战。研究人员对流过四种不同聚合物膜的水流进行了一系列模拟,以确定哪些因素可能会使这种膜更有效。

这并不是一件容易的事,模拟本身给计算带来了挑战,因为不均匀膜内的扩散率可能相差六个数量级。

为了进行这些密集的模拟,研究人员求助于高性能计算平台,意图通过模拟测试,试验出符合要求的生物膜。

事实证明,海水淡化的秘诀在于:精确的网状均匀性,精确到纳米级。模拟能够弄清楚膜更均匀-没有'热点'-具有均匀的流动性和更好的性能。秘密要素是减少不均匀性。

这项发现成为2021年1月《科学》的封面人物,部分原因是通过膜的水具有明显的可视性。在可视化图中,高压,高盐度的水(红色)穿过膜(金,水为白色),并以低盐度的水(蓝色)出现。

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展示整个膜上水的浓度如何变化。由于无法获得如此详尽的3D测量结果,而且执行此类仿真并非易事,因此之前从未做过。

这些模拟为确定使海水淡化膜更有效的关键提供了很多信息。下一步目标:弄清楚如何制造那些超致密,超均匀的膜来改善脱盐工艺。


高性能计算平台在腐蚀科学领域遥遥领先

从汽车和火车到摩天大楼和桥梁,钢铁对于人类广泛的基础设施至关重要。但是,由于氯化物(其中许多为盐形式)的化学作用,腐蚀会随着时间的流逝而破坏工程,并最终使大部分基础设施遭到破坏,甚至最终遭到破坏。现在,工程学院的研究人员已使用高性能计算功能来帮助工程师了解氯化物如何导致腐蚀。

钢是世界上使用最广泛的结构金属,其腐蚀对经济,环境和社会都有严重影响。了解保护性钝化膜的分解过程有助于我们定制设计有效的合金和缓蚀剂,从而可以延长暴露于氯化物侵蚀的结构的使用寿命。

为了理解该过程,该团队使用了基于密度泛函理论的计算机模拟,该方法有助于阐明参与氯化物腐蚀过程的分子的物理性质。但是,这种方法的计算量很大,为了进行仿真,研究人员转向高性能计算集群。

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由于吸附各种形式的OH和/或Cl对铁钝化膜的腐蚀过程。


需要经常与实验小组合作,并使用实验表面科学工具来补充计算方法,在这项研究中,结合不同的计算分析和实验,并将基本的物理和化学方法应用于所应用的问题具有巨大的社会影响力。

使用的高性能计算集群,需要满足大量计算的计算需求。在复杂的环境中对氧化膜的退化进行建模在计算上非常昂贵,更现实和与工业相关的问题成为可能,而且这些高性能计算机使研究人员能够在合理的时间内做到这一点,从而推动知识的发展。

高性能计算平台预测拉尼娜现象

拉尼娜即将复活?超级计算机:已有苗头,2021或有“双峰拉”。2020年上半年,随着热带太平洋的水温不断上升,一次短暂的厄尔尼诺到来,但这次厄尔尼诺又短暂又孱弱,到2020年下半年,热带太平洋的水温迅速开始降低,厄尔尼诺结束,并且开始转为拉尼娜状态,截止1月7日的分析数据,中东太平洋上仍然是大范围的海水温度偏低区,代表着拉尼娜仍在太平洋上发威。


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对于北半球来说,拉尼娜已经明显影响到北半球地区的天气——北半球一些地方更容易出现强烈的经向活动,从而更容易出现猛烈的升温和降温,同时印度尼西亚等地在秋冬季也似乎变得更多雨,这都是拉尼娜影响下产生的一系列影响。


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而对于我国来说,拉尼娜的一个明显影响就是,活跃的经向活动正拉动冷空气频繁南下,我国中东部12月以来已经连续遭遇了三场寒潮袭击,刚刚经历的小寒寒潮甚至是北极涡旋亲自出马,将我国北方部分地区冻成了“北极”。


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从目前不少超级计算机模型的预测中看,虽然预测已经明确上半年关键区海水温度的回升,但从目前的预测中,也指出了下半年的7-9月(JAS,指代7月July、8月August、9月September)热带太平洋关键区海水温度将又再度下降的迹象,这暂不能确定是下一次拉尼娜的征兆。

景派科技丨超算丨HPC

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