盘点超级计算机的9个用途是什么(揭示宇宙演化进程)

2025-02-17 18:34:52阅读量:3 字体:

在国际超级计算大会上,新一届全球超级计算机500强榜单发布,中国“神威太湖之光”以大运算速度夺得冠军。过去,中国天河二号超级计算系统连续6次蝉联全球超级计算500强榜单冠军,已经实现了8次连续冠军。此外,中国科研团队在“神威太湖之光”上运行的超级计算应用也首次获得了被称为“诺贝尔高性能计算奖”的戈登·贝尔奖。那么什么样的研究可以在超级计算机上进行呢?

揭示宇宙演化进程

 

由中国科学家领衔的宇宙中微子数值模拟国际团队,在“天河二号”超级计算机系统上成功完成了30万亿粒子对宇宙中微子和暗物质的数值模拟,揭示了1600万年后宇宙大爆炸以来137亿年的漫长演化过程。中微子是自然界中最基本的粒子种类之一。它们没有充电,动作很快。目前,中微子的绝对质量无法通过物理实验和宇宙学观测来测量。中微子可以抑制早期宇宙中星系和大尺度结构的形成。后者可以通过大规模的宇宙学数值模拟间接测量,获得中微子的质量信息。这种大规模的宇宙学数值模拟必须依靠具有强大计算和存储能力的超级计算机。

盘点超级计算机的9个用途是什么(揭示宇宙演化进程)

模拟核试验

跻身500强的超级计算机是美国的泰坦和红杉。他们属于橡树岭国家实验室和劳伦斯利弗莫尔国家实验室的美国能源部。基于它们的超级计算应用涉及核武器的研制和安全维护。以1945-1992年美国1054次核试验数据为基础,用超级计算机建立了核爆炸的数学模型,深刻理解了核爆炸的原理,为新一代核武器的研制服务;大量核武器在接近使用寿命的情况下,超级计算机模拟可以用来预测它们何时会失效以及哪些部件需要更换。

气候模拟和天气预报

这一超级计算应用获得了中国戈登·贝尔奖,被称为“全球非静态云分辨率模拟”。该项目以气候和气象学研究为方向。气象预报需要对海量气象数据进行实时处理、存储、查询、分析和统计。用普通计算机计算几百年是必要的。例如,降雨与云的运动密切相关。利用超级计算机可以精确地模拟和观测云的运动。随着超级计算机运算速度的提高,观测精度不断下降。如果我们能“标记”未来的每一片云,天气预报就可以了。

地震模拟

超级计算机可以模拟地震。它通过计算不同地层的应力变化来模拟地壳运动。如中德科学家利用天河二号模拟真实地震波传播,再现了1992年美国加利福尼亚州兰德地震的兰德地震波传播过程,为研究地震波的产生、传播机理和地震预报提供了新的途径。

石油勘探

超级计算机还可以计算出油井应该在哪里钻探。目前,地震勘探是钻前勘探油气资源的重要手段。所谓地震勘探,就是利用地下介质的弹性差和密度差,观察和分析地球对人工激发地震波的响应,推断地下地层的性质和形状,从而确定油气的准确分布。这一过程需要对海量数据进行密集的计算和模拟,计算结果需要转换成直观的三维图像,因此必须借助高性能计算机来实现。


海啸危害预测

日本科学家利用超级计算机“北京”建立了海啸模拟模型,并成功预测了地震后海啸的破坏情况。结果表明,在宫城县发生地震的情况下,仙台市的洪水面积可以在10分钟内预报。如果这项技术得到推广,将提高海啸预警的准确性,引导居民更有效地避难。海啸灾害模拟量大、时间长,难以进行实时灾害分析。日本“3.11”地震时,海啸波高预测值低于实际高度。

精准医疗

精准医学是为每个人量身定做的医疗和治疗,它不仅是一个医学领域,而且与计算能力密切相关。基因差异决定个体差异。一个人的基因组中有30亿个碱基对等待着科学家分析,考虑到人们的生活习惯和外部环境等信息。但这还不够。我们至少需要数百万人的基因数据才能形成一个数据库,这样我们就可以分析基因差异与各种健康问题之间的关系,从而“治疗”人。所有这些都需要强大的计算能力来处理。

药物开发

在超级计算机“京”的帮助下,科学家们成功研制出抗癌新药。研究人员将研究重点放在对癌细胞增殖起重要作用的蛋白质上,并以这种特殊蛋白质为突破口,利用超级计算机模拟计算出能够有效抑制癌细胞增殖的化学物质。一般来说,计算这种癌细胞特异蛋白与可能有效药物的结合及其对体内水分的影响极其复杂,因此有必要借助超级计算机进行精确的模拟实验。


模拟血流

人体血管的总长度为10万至16万公里。没有超级计算机,几乎不可能实时模拟血管中的血液流动。美国科学家用超级计算机成功地复制了整个人类动脉系统。任何直径超过1毫米的动脉都会出现在分辨率为9微米的三维模型中。中国科学家也在用“太湖神威灯”模拟和分析人体血液流动。这样可以及时有效地判断一个人是否会有脑梗死的危险,而无需在血管内放置测量装置。除了模拟血液流动,超级计算机还可以模拟心脏、大脑和身体其他部位。

推荐阅读

  • 美貌与智慧并存闪耀人生舞台的四大生肖是什么(猴)

    美貌与智慧并存闪耀人生舞台的四大生肖是什么(猴)

    生肖猴、生肖蛇、生肖龙、生肖兔。美貌与智慧并存,闪耀人生舞台,这是多少女孩梦寐以求的境界。在十二生肖中,这些女性凭借着她们独特的魅力和智慧,成为了人生中的佼佼者。1、生肖猴属猴的女性机智过人,充满活力...

    阅读: 1412

  • 偏财运旺盛的4大生肖是什么(猴)

    偏财运旺盛的4大生肖是什么(猴)

    生肖猴、生肖鸡、生肖羊、生肖虎。在十二生肖中,这四个生肖都具备独特的性格特点和优势,天生就具备命里藏金、偏财运旺盛的特质。1.生肖猴生肖猴的人天生具备机智、灵活和进取的性格特质,这使得他们在投资和生意...

    阅读: 1650

  • 性格又好又会过日子的四大生肖是什么(鼠)

    性格又好又会过日子的四大生肖是什么(鼠)

    属鼠、属牛、属兔、属蛇。在十二生肖中,这些生肖天生就拥有着独特的性格特质,让人们羡慕不已。接下来,让我们一起来看看这些性格又好又会过日子的四大生肖。1、属鼠的人属鼠的人天生聪明伶俐,他们善于抓住机会,...

    阅读: 1188

  • 人品超好聪明又厚道的四个生肖是什么(鼠)

    人品超好聪明又厚道的四个生肖是什么(鼠)

    生肖鼠、生肖牛、生肖虎、生肖兔。在十二生肖中,这些生肖的人拥有着出众的品质,他们聪明伶俐、厚道善良,深受大家的尊敬和喜爱。1、生肖鼠生肖鼠的人天生就拥有活泼机智的性格。他们聪明过人,总能在关键时刻做出...

    阅读: 302

  • 晚年行大运得大福的生肖是什么(鼠)

    晚年行大运得大福的生肖是什么(鼠)

    生肖鼠、生肖牛、生肖虎、生肖兔。晚年行大运得大福,这是多少人梦寐以求的美好愿望。而在十二生肖中,这些人的晚年生活确实更容易迎来好运与大福。1、生肖鼠属鼠的人聪明机智,充满活力和热情。他们在年轻时就展现...

    阅读: 624

  • 马斯克认为明年AI比任何人都聪明 马斯克为何这么预测

    马斯克认为明年AI比任何人都聪明 马斯克为何这么预测

    3月13日,在x社交媒体之上,马斯克发表疯狂的预测,表示明年人工智能可能比任何人类的个体要都更聪明,到达2029年,人工智能很可能比全人类加起来还要更为聪明。马斯克这段评论发表在未来学家Ray Kur...

    阅读: 1278

  • 独生女举报62岁父亲代孕生儿子 代孕的危害是什么

    独生女举报62岁父亲代孕生儿子 代孕的危害是什么

    近日,独生女高女士举报其62岁的父亲利用代孕的这种方式生育儿子的新闻引发了众多的讨论,不仅违背了伦理道德,同时引发了众人对于代孕行为的合法性道德性产生的一系列思考。高女士发现父亲瞒着自己家的人找代孕机...

    阅读: 1104

  • 哥哥帮妹妹换纸尿裤划破眼球 如何避免孩子害怕责骂

    哥哥帮妹妹换纸尿裤划破眼球 如何避免孩子害怕责骂

    近日,在广东东莞年仅10岁的男孩子小煦在尝试为自己出生不久的妹妹更换纸尿裤时,不慎在使用剪刀时把自己的右眼划伤,因担心父母因此责骂自己,小煦忍住疼痛,直到第2天被父母发现了异常情况,紧急送往医院。这件...

    阅读: 3066

  • 初中生遭3名同学杀害掩埋 怎样避免这种霸凌悲剧

    初中生遭3名同学杀害掩埋 怎样避免这种霸凌悲剧

    近日,邯郸市肥乡区三名初中生霸凌同学,并将这名学生杀害的事件引发了关注,事件的主犯只有13岁,被杀害的孩子面目被铁锹已经铲的完全面目全非了,并且将遇害的孩子埋在了罪犯家只有几米远的蔬菜大棚中,这起事件...

    阅读: 987

  • 九价HPV不再一苗难求 为何九价疫苗数量变多

    九价HPV不再一苗难求 为何九价疫苗数量变多

    近期会发现九价hpv疫苗没有那么难约了,终端排队现象有很大程度的缓解,这和厂商默沙东在中国市场连续放量是有很大关系的,今年上半年九价hpv疫苗千沙数量达到1,467万剂,同比增长可达57.9%。中国市...

    阅读: 332

热门文章