超級計算機引領(lǐng)仿真科學(xué)新時(shí)代

　　超級計算機引領(lǐng)“仿真科學(xué)新時(shí)代”

　　一組最新研制出的超級計算機突破了“Petaflop”速度大關(guān)，相關(guān)研究人員稱(chēng)，此次計算機方面的新突破將給科學(xué)界帶來(lái)自伽利略發(fā)明望遠鏡之后的又一次顛覆性改變

　　前不久在美國得克薩斯州奧斯汀市舉行的國際超級計算機大會(huì )上公布了超級計算機世界500強名單，IBM拼力“擋住”了Cray公司的“強大攻勢”，“勉強”爭到了世界第一的冠軍寶座。不過(guò)，IBM和Cray公司的兩款超級計算機目前都已突破“Petaflop”大關(guān)。

　　所謂Petaflop，是衡量計算機性能的一個(gè)重要單位，1 Petaflop等于每秒鐘進(jìn)行1000萬(wàn)億次的數學(xué)運算，這種速度大約是目前運算速度最快計算機的8倍。當然，這些計算機絕不僅僅是“快”那么簡(jiǎn)單，更重要的是，它們將啟動(dòng)一系列從前根本“無(wú)從下手”的新的科學(xué)研究，開(kāi)啟更具前沿性的新一代“仿真科學(xué)”：科學(xué)家們對一系列錯綜復雜、變幻莫測的自然現象將有全新的、更精確的把握；氣候模型的辨析度和精準度都將得到極大提高；用來(lái)轉化為各種有效能源的新式材料將得到極大開(kāi)發(fā)；超燃沖壓式發(fā)動(dòng)機的仿真裝置，其復雜性也將達到一個(gè)全新水平。

　　不僅僅是“快”那么簡(jiǎn)單

　　“Petaflop”在兩年前尚被視為計算機界“壯舉”的“天文速度”，如今卻已然無(wú)法滿(mǎn)足現行更快的計算需求。新型的超級計算機能夠實(shí)現從前不曾有過(guò)的全新的科學(xué)發(fā)展。這些如今已突破“Petaflop”級別的新一代計算機將使科學(xué)仿真超越科學(xué)理論和實(shí)驗，來(lái)到最前沿的位置。

　　來(lái)自美國勞倫斯利弗摩爾國家實(shí)驗室(Lawrence Livermore National Laboratory)的計算機科學(xué)專(zhuān)家馬克·西格(Mark Seager)更是大膽宣稱(chēng)：“自1950年伽利略發(fā)明望遠鏡以來(lái)，科學(xué)研究方法將首次發(fā)生改變。”

　　西格說(shuō)：“‘仿真’將越來(lái)越顯著(zhù)地成為科學(xué)發(fā)展的第三個(gè)分支。雖然我們總是說(shuō)‘大自然是真理最好的仲裁者’，但事實(shí)證明，我們人類(lèi)觀(guān)測大自然的能力從根本上來(lái)說(shuō)還是有限的。”

　　天氣預報體系的成熟是此次計算機發(fā)展帶來(lái)的重大收獲。一直以來(lái)，公眾對天氣預報的“準確性”幾乎不抱任何期望，因為“天氣的變幻莫測”已然成為了真理般的事實(shí)?？墒?，相關(guān)的科學(xué)家和研究人員卻仍在孜孜不倦地探索，努力尋找出潛在的影響因素，找到提高預報準確度的技術(shù)和方法。而此次計算機的大跨越發(fā)展恰恰給天氣預報注入了強大動(dòng)力，使其在辨析度和準確度上都有了大幅度提升。

　　Cray公司Cray XT5 Jaguar超級計算機的研發(fā)地位于美國田納西州的橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室(Oak Ridge National Laboratory)。該實(shí)驗室的一名計算機科學(xué)專(zhuān)家托馬斯·撒迦利亞(Thomas Zacharia)也認為：“這種新型的超級計算機完全可以為科學(xué)家開(kāi)啟新的物理研究，解決新的科學(xué)問(wèn)題創(chuàng )造條件。”他特別強調，“像天氣預報這類(lèi)的公共性服務(wù)必須盡可能精確無(wú)誤，因為政府的很多重要決策和行動(dòng)都是據此來(lái)制定和執行的。”

　　新一代科學(xué)研究工具

　　其實(shí)，在過(guò)去十年當中，超級計算已經(jīng)取得了巨大發(fā)展，計算速度突飛猛進(jìn)，計算的復雜程度也大跨步升級，在驗證各種復雜的科學(xué)理論、設計精密的科學(xué)實(shí)驗以及預測各種科學(xué)假設方面成為了科學(xué)家們不可或缺的“得力助手”。

　　原本，在今年的早些時(shí)候，橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室的Cray XT5 Jaguar超級計算機速度達到了世界最快。但最終，美國新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗室(Los Alamos National Laboratory)卻將IBM的IBM Roadrunner超級計算機帶到了世界第一的位置，它的速度是一年前利弗摩爾國家實(shí)驗室出臺的藍色基因/L IBM巨型計算機(速度達到每秒百萬(wàn)億次)運行速度的兩倍多。

　　盡管最后“屈居亞軍”令橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室的研究人員頗感遺憾，但由其研制的Jaguar小型計算機系列，其運行速度竟也達到了世界第八的水平。Jaguar系列計算機是專(zhuān)為科學(xué)研究而設計的，在此之前，實(shí)驗室專(zhuān)門(mén)對包括能源、氣象以及材料等方面的科學(xué)專(zhuān)家進(jìn)行了相關(guān)的訪(fǎng)問(wèn)調查，以順應他們的實(shí)際需要。撒迦利亞介紹說(shuō)：“該系列計算機的內存容量，是其他類(lèi)型計算機容量的4倍。”

　　“毫無(wú)疑問(wèn)，科學(xué)將因為這些巨型‘機器’而再度旺盛起來(lái)。”撒迦利亞接著(zhù)說(shuō)，“任何新的科學(xué)研究工具的開(kāi)發(fā)和應用都必將使全世界科學(xué)家們的想象力勃然激發(fā)。”

　　西格也持同樣的樂(lè )觀(guān)態(tài)度。“看到今天這樣的景象，讓我覺(jué)得，做一個(gè)計算機科學(xué)專(zhuān)家真是件令人振奮的事。”他還特意舉例說(shuō)，超燃沖壓式發(fā)動(dòng)機的仿真裝置就能夠模擬出機器周?chē)臍饬?、內在的燃燒過(guò)程、機器材質(zhì)的強度、強熱度的影響以及周?chē)目諝鈩?dòng)力等各個(gè)方面。“‘Petaflop’計算機的出現，使這種精密的科學(xué)仿真技術(shù)成為可能。”西格說(shuō)。