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超级电脑可改变世界的五大用途

2018-7-4 环球解密

位于田纳西州美国能源部下属的橡树岭国家实验室(ORNL)的超级电脑“颠峰”(Summit)自6月8日启动以来,科学家们对它给予了很多厚望。这个有两个网球场那么大、运算速度为目前全世界最快的计算机,到底能为人类带来什么变化呢?

据NBC新闻网报道,“颠峰”耗资2亿美元,每秒最高可运算20亿亿次,速度是之前最强计算机中国“神威太湖之光”的两倍。这个速度相当于让地球上每个人每秒钟进行一次运算,连续305天的计算量,“颠峰”只需一秒钟就完成了。

橡树岭电脑设施管理中心(ORLCF)负责人威尔斯(Jack Wells)说:“有了它,人们原计划未来20年才可能解决的事情在未来5年就能解决了。”

具体说,它能在五个领域助力改变我们的世界。

预测不同人对鸦片类药物依赖性

橡树岭国家实验室的生物学家Dan Jacobson说,大约10%服用鸦片类止疼药的人会上瘾。“这让我们想到可能是不同的基因导致这样的区别——因为如果不是这个原因,那应该所有人都会上瘾。”

Jacobson及其团队打算用“颠峰”分析60万人的基因,结合他们是否服用过鸦片类药物、是否上瘾等数据进行分析,找到其中的基因因素。

Jacobson说,这可能是多种基因复杂的综合作用结果,如果能找到某种规律,这对将来预测个体的鸦片依赖性,从而避免给可能上瘾的患者开鸦片类药物有很大帮助。

推动核聚变能源开发

科学家们一直期望发展核聚变能源作为取之不尽的洁净能源,但苦于难以掌控核聚变时等离子发出的巨大热量而难以突破。

威尔斯说,现在有了“颠峰”,普林斯顿大学的科学家们计划用它来模拟核聚变时等离子的情况,精确到前所未有的细节程度。这将加快大型核聚变反应堆的发展。

绘制地球内部地图

另一组由普林斯顿大学地理学家Jeroen Tromp引领的团队,计划用“颠峰”分析4000多次地震的数据,绘制一份最细节的从外壳到内核的地图。

之前,科学家们曾用另一台超级计算机处理1500次地震数据绘制了一份这样的地图,达到内核的外边缘。Tromp说这次新图将能一直绘到内核的内部,这将有助于科学家们进一步了解地震、火山情况,以及地下油层和天然气库存。

模拟超新星核变过程

科学家早已认识到宇宙中很多元素是恒星末期爆炸时产生超新星这一核变过程的产物。但对于这个过程如何生成各种元素并不清楚。

之前用过其它计算机模拟这一过程,但一次只能模拟十几种原子。威尔斯说,用“颠峰”可以同时模拟数百上千种元素。

天文学家还用超新星发出的光线来估计宇宙的膨胀速度。对超新星爆炸过程更好的了解也有助于更好了解宇宙的膨胀。

了解气候变化的区域性影响

气象学家们已研发出各种复杂的系统来预计气候变化,但气候变化对特定区域将产生的后果仍难以准确估计。部分原因是因为很难为云层建模。云层既可以抵挡阳光照射让气候相对凉快,但也会把热气笼在地面而升温。

橡树岭气象学家Matt Norman说,美国能源部的研究者们计划用“颠峰”为云层建立前所未有的准确度的模型,这将更精准地反映全球气候变化对各区域造成的影响。

“这个区域将面临干旱还是得到更多降水?像洪水和暴雨这些极端天气现象?这些方面都很难准确预报,这正是我们目标要研究的。”Norman说。


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