●汽車設計中的安全碰撞分析經常會用到超級計算機,借助超級計算機,汽車研發人員可以通過數字樣車實現汽車碰撞和數據收集,然後再通過真車碰撞實踐,實際用吳哥窟車可能幾台就夠了。有數據顯示,運用超級計算機後,汽車生產周期已經由36個月降到了18個月以下。
●運用超級計算機的模擬試驗和數據運算,飛機製造不需要進行複雜的風洞試驗。有數據顯示,運用超級計算機後,波音777飛機的研製周期也從8年縮短澎湖民宿至5年,工程返工量減少了50%。
  ●應用篇
  目前誰也無法預測超級計算機的極限速度,人類對計算機運算速度的追求也是沒有止境的,即便是今天最快的計算機,它對大氣變化的模擬與真實世界仍有相當距離。本質上,超級計算機只是一個相對概念,seo現在的手提電腦,放在20年前,就等於當時的一臺超算機。”
  ——宿霧廣州超算中心博士張理論
  2011年2月16日晚,在房屋二胎超過3500萬名觀眾面前,曾在美國著名智力問答節目《危險邊緣》中連續74次奪冠的KenJennings,第一次敗北了。擊敗他的不是一個人,而是這樣一個東西:它有一塊方型顯示屏,還有90台IBMPOWER 750處理器—其中包括2880個CPU,還有15TB的內存。這些都被藏在演播室上方的機房裡。
  它是個什麼東西?答案是IBM公司製造的超級計算機“沃森”。節目播出後,引起了廣泛熱議,人們最常提出的一個代表性問題是:“沃森”與谷歌,誰更聰明?答案自然是“沃森”,因為谷歌還不能自己答題。
  “天河二號”也可以參加問答節目
  有沃森的榜樣在前,“天河二號”可以去參加中國當紅答題節目《一站到底》嗎?廣州超算中心張博士認為,只要有人願意開發出這種答題軟件,它是可以放在“天河二號”上運行的。不過,把超級計算機拿去答題,顯然是大材小用。以“沃森”為例,它答一個題時就要使用2000多個處理器一起協作,消耗的電量非常巨大,而在同樣3秒時間里,谷歌可以回應數百萬條搜索請求。在處理每一條查詢請求時,谷歌的資源消耗量僅為“沃森”的十億分之一。
  顯而易見,答題這種“小事情”就交給谷歌機器人去做,超級計算機的研發與運維成本往往高達數億美元,應該去做更有價值的事情,但它能做些什麼呢?其實並不遙遠,在我們的生活中幾乎隨處可見它的應用痕跡,先科普一下超級計算機的應用原理。張博士介紹,科學研究的一個重要原則,就是不斷地在無序中尋找規律,根據規律將無序的東西量化描述,建立數理模型,通過軟件輸入超級計算機進行模擬計算,得到對事物發展變化的定量描述。換言之,只要能建立數理模型,任何事物,即便是食品公司的薯片,理論上也可以用超算機計算出最佳厚度。
  模擬大氣層變化,可用於天氣預報
  大氣運動是超算機最常見的一個“計算對象”。描述大氣運動需要大量抽樣,過去主要依賴地面觀測,根據過往的數據進行人工預測和判斷,這種所謂的“看雲識天氣”通常比較模糊,無法實現定時、定點的精細預報。超級計算機的出現使天氣預報手段發生質的變革。利用衛星、飛機、地面觀測站等多種渠道收集大氣的當前狀態數據,借助超級計算機就相當準確地定量預報出大氣的未來狀態。這就是所謂的“數值預報”。
  數值預報不僅需要大量的運算,而且由於天氣預報對時效性的要求高,必須採用超級計算機才能勝任。在氣象界,常有“天氣預報水平每提前一天,就要花十年時間進行技術研究”的說法。其中如何借助更高水平的超級計算機做出更為準確的預報能力,始終是氣象領域關註的焦點之一。
  用於飛機設計可縮短研製周期
  汽車的安全碰撞分析,也是一個常見的“計算對象”。在以往的汽車研發中,要研究一種新車的安全碰撞情況,可能需要製造近百台真車,再進行碰撞試驗收集數據,但如果建立數據模型,借助超級計算機,則可以通過數字樣車實現碰撞和數據收集,然後再通過真車碰撞事件,最後用車可能就幾台就夠了。類似的,運用超級計算機的模擬試驗和數據運算,飛機製造也不需要進行複雜的風洞試驗。有數據顯示,運用超級計算機後,汽車生產周期已經由36個月降到了18個月以下,波音777飛機的研製周期也從8年縮短至5年,工程返工量減少了50%。
  製藥也是一個常見的“計算對象”。超級計算機出現之前,開發一種新藥要經過原理研究、動物實驗、志願者實驗等步驟,很多東西需要在現實中大量地、反覆地試驗,整個研製周期往往長達十餘年,其耗費的時間與精力可能不亞於登月工程。如今,很多基礎性的實驗和計算工作可以通過超級計算機模擬完成,研製周期可以大大縮減,一種新藥三到五年就能研製出來。
  被人們寄予厚望的還有地震預測中的超算機應用。張博士介紹,地震預測的難點在於人類對地球內部的世界知之甚少,關於地球內部結構和變化的數理模型還不夠準確,目前世界上最深的鑽井也只能到達地下十公里左右,如果地球內部能像大氣層那樣易於觀察,就可以建立數據模型,借助超級計算機強大的運算能力,模擬地殼運動,幫助人類找到地震預測的方法。
  很少有企業像波音一樣自建超算機
  總而言之,你可以把超級計算機理解成高速公路,研製超級計算機就是修路,各種應用軟件就是走在這條高速公路上的車。你問超級計算機能有多少種應用,就等於問高速公路能走多少種車,答案都是無限的。高速公路是基礎設施,它為車輛通行提供了無限的可能性,同樣地,超級計算機也是一個城市乃至國家的基礎設施,它為天氣預報、汽車、飛機、製藥、材料設計、能源技術和智慧城市建設等領域的科研和業務開展提供了無限的可能性。
  張博士介紹,在中國,超級計算機的民用已經有案例可循,南車集團公司和一些汽車製造企業已經自建了小型超級計算平臺。不過,受限於研製與運維成本的壓力,這些小型超算機的運算速度往往不夠用。在中國,很少有企業能夠有實力像波音、空客和通用公司那樣自建大型超算機,這就需要政府搭建一個提供超算服務的公共平臺。“廣州超算中心本質上就是這樣一個公共平臺,未來可以給廣州乃至全國的相關企業提供這方面的服務。”
  談資
  全球超算機最新排名
  國際TOP500組織公佈的全球計算機500強名單,是對全球超級計算機運算速度的權威排名,這裡是該組織2013年6月17日公佈的榜單前十名。
  NO.1天河二號(浮點運算速度為33.86千萬億次/秒;中國國防科技大學研製,安裝在廣州超算中心)
  NO.2泰坦(浮點運算速度為17.59千萬億次/秒;美國能源部橡樹嶺國家實驗室)
  NO.3紅杉(浮點運算速度為17.17千萬億次/秒;美國能源部勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室)
  NO.4富士通K計算機(浮點運算速度為10.51千萬億次/秒;日本神戶化學研究所高級計算科學研究院)
  NO.5米拉(浮點運算速度為8.59千萬億次/秒;美國能源部阿爾貢國家實驗室)NO.6Stampede (浮點運算速度為5.17千萬億次/秒;美國德克薩斯大學德克薩斯高級計算中心)
  NO.7Juqueen (浮點運算速度為5.01千萬億次/秒;德國於利希研究所)NO.8Vulcan (浮點運算速度為4.29千萬億次/秒;美國能源部勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室)
  NO.9SuperMUC (浮點運算速度為2.90千萬億次/秒;德國慕尼黑附近的萊布尼茲超級計算中心)
  NO.10天河一號(浮點運算速度為2.5千萬億次/秒;由中國國防科技大學研製,安裝在天津超算中心)
  (原標題:它能模擬飛機風洞試驗和汽車碰撞分析 如果可觀察地球內部,或可預測地震發生)
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