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超級計算到底是做什么的(一)

發布日期:2021年08月30日
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超級計算機被譽為國之重器,是世界各國競相角逐的科技制高點,也是一個國家科技實力的重要標志之一。

超級計算機在現實生活中扮演著越來越重要的角色,比如它在國防科技、工業化、航天衛星等領域發揮重要作用,其次它會在諸如氣象、物理、探測等領域顯現出它的優勢,在人工智能、深入學習、生物醫藥、基因工程、金融分析等新興領域超算也發揮著重要的作用。

現實生活中超算到底是用來做什么的?讓我們從氣象環境預測、交通運輸、生物信息和計算生物三個方面來了解超算的作用。

1.氣象環境:

用超算來計算天氣變化情況,實際上是將研究區域進行立體網格化處理,將網格劃得越細密,預報的精確度就越高。從5公里縮至1公里,看似只有4公里的差距,算力卻提高了不止100倍。類似“東邊日出西邊雨”的情形,很容易就被測算了出來。

國家生態環境大數據超算云中心基于強大計算能力和海量存儲能力,為中國環境監測總站提供數據支撐。通過超算的快速計算,人們可以查詢到未來15天,甚至20天的空氣質量狀況,并實現空氣質量和空氣污染的精細化分析,如二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳等濃度,從而智能評估出相應的控制措施。

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福建省超算中心(二期) 助攻氣候預測

福建省生態環境廳使用福建省超算中心(二期),利用模型訓練經過大量的計算,實現氣象模式和化學模式在線模擬,再現一種更加真實的模擬環境,能夠準確預測未來的空氣質量,確保空氣質量信息數據的精準性和及時性,避免重大生態災害的發生。

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2.交通:

相較于天氣的詭譎多變,超級計算機在地面上的應用就要更普遍些。上班路上堵不堵車?常用的線路堵了,應該選擇哪條備選方案?如今,這些問題通過手機導航APP就能解決,這就是超級計算在道路交通方面的應用之一。

此外,作為很多人出行首選的高鐵,時速已達350公里,遠超飛機起飛時200-300公里的時速。但為什么飛機可以起飛,高鐵卻在軌道上穩穩前行?其實,高鐵在運行前,早已用超算驗證過數種高鐵的外形,怎樣能減少阻力、怎樣能降低風噪、怎樣能安全運行、怎樣能節省電力……為解決這些問題,如果通過真正的實驗,會遇到大自然的橫風很難模擬以及實驗成本過高等問題,但通過超算,就能高效被解決。除此之外,如今城市中經常見到的“綠波速度”的推算、汽車外形怎樣才能最節能、行人闖紅燈識別等一系列交通方面內容的背后,都有著超算支撐的身影。

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福建省超算中心(二期) 讓城市交通更智慧

廈門大學城市交通大數據研究所通過使用了福建省超算中心(二期),將攝像頭實時抓拍的二維圖形,通過超算建模計算,實現實時三維建模,未來在城市規劃和道路交通方法可發揮積極作用,提高道路通行效率,減少交通擁堵等情況發生,保障車輛行駛安全性。

3.生物信息和計算生物:

作為生命的天書,基因從最底層蘊含了許多病癥的秘密,從最輕微的傳染病到嚴重的癌癥,都能從擁有超過30億個堿基對的基因中找到答案。而如何對數目如此龐大的基因進行檢測?超算成了必然選擇。

我們喜愛的蘋果之父——喬布斯,他是全世界最早的20個測全基因組的人之一,檢測出的胰腺癌,生存期通常不超過一年,喬布斯經過精準用藥,全方位治療,成功存活了七年。

十九大代表杜玉濤和她的團隊,依托天河二號超級計算機,已經為240多萬個準媽媽做基因測序,避免了1.7萬個唐氏綜合癥患兒出生。

福建省超算中心(二期) 解讀生命密碼

傳統的育種方式與現代生物技術育種相比存在不可控、周期長、干擾多等缺點。福建師范大學南方海洋研究院通過使用福建省超算中心(二期),完成每天十萬余個基因組數據的分析,實現數十億個DNA片斷的堿基鏈識別,在基因挖掘分析、基因組編輯選擇、細胞融合、模擬生長等各個環節使用超級計算力,開展金魚育種,培育和推廣優質品種,該成果為福州金魚育種產業的技術革新和新品種創制提供產業技術保障。




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