对于高性能计算和超级计算机,尽管并非所有的人都了解,而每个人却在天天享用着超级计算机的计算成果,天气预报就是其中一个。目前,中国国家网格已经开发出资源环境、科学研究、服务业和制造业4个领域的11个应用网格。
气象万千了然于心
我们每天都关心的天气预报,简单地说是通过前期的气象记录资料,用计算机模拟未来的气象情况,称之为数值气象预报。天气预报是通过计算大量数据来实现的,所以数值计算能力越快,预报也就越准确。
做个数据对比我们就一清二楚:如果气象工作者希望采用过去一年的数据,以5公里的分辨率预报500×500公里范围的天气预报,若采用奔腾4-2.4GHz单处理器的计算机进行数值模拟,需要约300天的时间才能完成一次模拟计算;若采用100亿次的超级计算机,则需要一个月的时间可以完成一次同样的模拟计算;若采用4万亿次的超级计算机,仅需要一天多的时间就可以完成同样的模拟计算。
迟学斌告诉记者,中央气象台每日的天气预报都运用了超级计算机的计算结果,天气实时变化因此了然于胸。他说,建立中国气象应用网格,将能在未来的中国气象局业务系统建设和科研开发环境下多个方面发挥作用。如实现网络环境等的按需预报,建立异地协同攻关的网络环境,加快重点攻关项目的研究进度,实现气象信息的共享,为数值预报技术不发达的地区提供网格数值预报天气服务等。
准确预测了地震灾害
2004年9月17日2时31分,广东阳江发生了M4.9级地震。该地震虽然震级不大,但是因为震中地处经济高度发达的珠江三角洲,又毗邻港澳,而且与未来的核电站选址有密切关系,引起了社会各界的广泛关注。
然而令人吃惊的是,早在几天前广东省就收到了地震预测信息,提前做好了准备。这次地震预测也是超级计算机的成功运用之一。
2004年9月1日,中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室特邀客座研究员、中国地震局分析预报中心研究员尹祥础领导的课题组,完成了中国大陆的加卸载响应比空间扫描。此次扫描结果,最引人注目的是异常区出现在广东阳江。课题组经过认真分析,将该计算结果发给中国地震局监测预报司预报处和分析预报中心预报部有关负责人。就在汇报的几天之后,阳江发生了地震。
这次阳江地震预测的与实际震级只差0.1级。课题组在5万亿次的深腾6800超级计算机上,不到4个小时的计算就得到所需结果,提前两周实现了地震预测。
新药筛选从手工到自动化
新药研制的核心之一是从大量的化合物样品库中发现有药理活性的化合物。通常从10000个化合物中筛选出有药理活性的化合物不到1个。国际上大医药公司通常有几十至上百万的化合物实物样品库可供筛选。而我国可用于药物筛选的化合物非常缺乏,这严重影响了新药发现进程。
利用高性能计算机进行虚拟药物筛选是一条崭新的途径。通过计算机筛选化合物数据库,使得实际筛选的化合物集中上千倍,效率大幅提高好比从手工进入到自动化。
由中科院上海药物研究所开发的新药研发应用网格平台,为用户提供高吞吐量和安全的新药筛选服务。用户只需提交作业即可获得结果而无需考虑如何实现,网格自动调配空闲计算资源,以最快的速度完成应用任务。
截至目前,已有抗糖尿病、抗关节炎等新药研究项目正在利用本网格平台进行计算机药物筛选,相关研究成果已经申请了3项新药发明专利。中国国家平台已经为生物信息学研究提供有效的支持。
应用领域不断拓展
中国国家网格运行支持中心学术委员会委员、清华大学计算机系杨广文对网格的应用前景充满信心。他说,网格应用最早的推动力来自学术界,尤其是涉及高能物理、分子生物、海洋科学、气象分析等需要极强运算能力的高性能计算领域。另一个推动网格应用的动力来自产业界,主要是那些需要很强计算能力的特殊行业,包括生物技术、制药行业等。随着技术的发展与网格概念的延伸,网格系统已不再是一个封闭的、集中于计算的平台,而是一个开放的,集计算、信息、事务处理和服务于一体的分布与协同的综合平台。与此相对应,其应用领域也不断拓宽。
“任何最新的技术,只有当它与具体的应用相结合时,才有生命力。”杨广文说,人们需要利用计算机这样的工具来解决问题,反过来这些工具也通过应用而得到磨练,最终在羽翼丰满之后走向成熟。