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算天、算地、算人……算命?——超级计算机有啥用
2016-07-20

  新华社南京6月20日电(记者蒋芳、蔡玉高)全球超算,唯快不破。但追逐超算的意义不仅仅是赢得速度之争,更重要的是要以超算“致用”,获得更多的科学发现。

  超算领域世界顶级的“戈登贝尔奖”(GONDON BELL PRIZE)设立30年以来,中国团队从未入围。此次,基于“神威·太湖之光”系统研发的三个课题入围该奖项,占入围总数一半。

  超级计算机是科学家用来解决人类重要问题的工具。有效使用超级计算机,可在更短时间内完成重大研究。算天、算地、算人……嗯,你没有看错,科学家说,超级计算机还能算命。

  算天:风中哪朵雨做的云?

  气象台的天气预报准度一直在提升,这背后其实都是超级计算机的功劳。

  北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院王兰宁教授,是中科院软件所与清华大学、北师大合作的“全球大气非静力云分辨模拟”团队成员之一。他从上世纪90年代从事气象预报员,到后来转型成为大气分析专家,预报天气的准头不断提升。

  “下不下雨关键看云层运动,在没有超算之前,观测云层的精度是按照经纬度。有了超算之后,就可对云层运动进行精确模拟与观测。”王兰宁说。

  为了提高观测进度,他十几年来追逐着超算发展的脚步。  2011年,他在天津的“天河一号”上实现了观测精度10万公里的目标;随后,他又在“神威蓝光”实现了1万公里精度;今年,他在“神威·太湖之光”上实现了9公里精度。如今,他又在向着3公里精度努力。

  “如果能够盯着每一朵云,天气预报就将万无一失。”王兰宁说,当然,这还需要更强的超算能力支撑。

  算地:既能找飞机,也能抓偷排

  寻找MH370,是世界科技角力的战场。大量的卫星雷达集中对准南印度洋,当这些高科技眼睛采集到信息后,一个必经的环节是数据处理,担当这一环节的角色即是超级计算机。“只要有足够精确的相关数据,超算就能找到失事飞机。”清华大学地球系统科学研究中心副教授黄小猛说。

  除了找飞机,还有更多接地气的事情倚仗超级计算机来解决。

  建一栋楼对周边的环境到底有什么影响?如何建设风道便于污染物扩散?中科院深圳先进技术研究院正在国家超算无锡中心进行的一项课题,就是深圳市污染物扩散的模拟。通过超算模拟,可以根据目前污染物的情况,计算出未来一段时间的大气污染物浓度和分布,进行空气质量预报。从预报结果还可以计算出哪些污染源“贡献”最大,了解污染的来龙去脉,为污染防控提供决策指导。

  “现在已经可以实现倒推排查究竟是哪个排放点导致了某次大气污染,未来将能够实现每个小区、每个居民点空气质量的准确预报。”中科院深圳先进技术研究院副研究员陈荣亮说。

  算人:医疗应用前景广

  模拟血流、模拟心脏、模拟人体任何一个部分,有了超级计算机,这些都不再是梦想。

  近期,美国科学家利用世界前十的超级计算机,选取一名真人扫描其血管系统,通过3D建模技术建立动脉系统模型,成功地再现了整个人体的动脉系统。任何直径或宽度在1毫米以上的动脉血管都会出现在模型中,而且模型的分辨率达到了9微米。

  只要运算核够多、速度够快,医疗工作者的诊断和治疗水平将大大提升,而科学的治疗手段更容易让患者接受。

  陈荣亮近日也在利用“神威·太湖之光”对人体血流进行模拟与分析,例如可以及时有效地判定一个病人是否会发生脑梗塞的风险。

  “过去,对一个可能发生脑梗塞病人,医院难以判断是否要进行支架手术,一般都会通过从大腿动脉处放进测压导丝进行测量,这种方式既危险又痛苦。如今,经过模拟计算,只要血流储备分数如果小于0.8,就要做手术。”陈荣亮说。

  科学解决医患关系,从超级计算机开始。

  算命?算你和他人有什么不同

  你对自己了解多少?好奇自己究竟是什么样的人?翻到星座运程时,半信半疑,但还是会瞄瞄和自己相关的那一页?人类最好奇的永远是自己本身。

  超级计算机,在我们认识自己方面也能派上用场。

  该功能的正式名称叫“个性特征服务”。美国的IBM超级计算机“沃森”近期宣布,通过对每个人2300条最新社交网络推文的解读,应用语言学分析方法归纳总结你的社交特性,然后将你与其他几十万甚至数百万用户进行比较,从而勾勒出你与众不同的个性。

  “沃森”的分析程序如果由“神威·太湖之光”来做,是不是会更加准确?

  “理论上是可以实现的,毕竟我国的超算已经达到了足够的分析能力。”长期从事超算应用的中科院计算机网络信息中心研究人员周纯葆说。只要科学家们的“脑洞”够大够好玩,设计礼服、设计创意食谱、设计任何你想得到或者想不到的玩意,超级计算机都有机会抢生意。