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超级计算到底是做什么的(一)

发布日期:2021年08月30日
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超级计算机被誉为国之重器,是世界各国竞相角逐的科技制高点,也是一个国家科技实力的重要标志之一。

超级计算机在现实生活中扮演着越来越重要的角色,比如它在国防科技、工业化、航天卫星等领域发挥重要作用,其次它会在诸如气象、物理、探测等领域显现出它的优势,在人工智能、深入学习、生物医药、基因工程、金融分析等新兴领域超算也发挥着重要的作用。

现实生活中超算到底是用来做什么的?让我们从气象环境预测、交通运输、生物信息和计算生物三个方面来了解超算的作用。

1.气象环境:

用超算来计算天气变化情况,实际上是将研究区域进行立体网格化处理,将网格划得越细密,预报的精确度就越高。从5公里缩至1公里,看似只有4公里的差距,算力却提高了不止100倍。类似“东边日出西边雨”的情形,很容易就被测算了出来。

国家生态环境大数据超算云中心基于强大计算能力和海量存储能力,为中国环境监测总站提供数据支撑。通过超算的快速计算,人们可以查询到未来15天,甚至20天的空气质量状况,并实现空气质量和空气污染的精细化分析,如二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳等浓度,从而智能评估出相应的控制措施。

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福建省超算中心(二期) 助攻气候预测

福建省生态环境厅使用福建省超算中心(二期),利用模型训练经过大量的计算,实现气象模式和化学模式在线模拟,再现一种更加真实的模拟环境,能够准确预测未来的空气质量,确保空气质量信息数据的精准性和及时性,避免重大生态灾害的发生。

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2.交通:

相较于天气的诡谲多变,超级计算机在地面上的应用就要更普遍些。上班路上堵不堵车?常用的线路堵了,应该选择哪条备选方案?如今,这些问题通过手机导航APP就能解决,这就是超级计算在道路交通方面的应用之一。

此外,作为很多人出行首选的高铁,时速已达350公里,远超飞机起飞时200-300公里的时速。但为什么飞机可以起飞,高铁却在轨道上稳稳前行?其实,高铁在运行前,早已用超算验证过数种高铁的外形,怎样能减少阻力、怎样能降低风噪、怎样能安全运行、怎样能节省电力……为解决这些问题,如果通过真正的实验,会遇到大自然的横风很难模拟以及实验成本过高等问题,但通过超算,就能高效被解决。除此之外,如今城市中经常见到的“绿波速度”的推算、汽车外形怎样才能最节能、行人闯红灯识别等一系列交通方面内容的背后,都有着超算支撑的身影。

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福建省超算中心(二期) 让城市交通更智慧

厦门大学城市交通大数据研究所通过使用了福建省超算中心(二期),将摄像头实时抓拍的二维图形,通过超算建模计算,实现实时三维建模,未来在城市规划和道路交通方法可发挥积极作用,提高道路通行效率,减少交通拥堵等情况发生,保障车辆行驶安全性。

3.生物信息和计算生物:

作为生命的天书,基因从最底层蕴含了许多病症的秘密,从最轻微的传染病到严重的癌症,都能从拥有超过30亿个碱基对的基因中找到答案。而如何对数目如此庞大的基因进行检测?超算成了必然选择。

我们喜爱的苹果之父——乔布斯,他是全世界最早的20个测全基因组的人之一,检测出的胰腺癌,生存期通常不超过一年,乔布斯经过精准用药,全方位治疗,成功存活了七年。

十九大代表杜玉涛和她的团队,依托天河二号超级计算机,已经为240多万个准妈妈做基因测序,避免了1.7万个唐氏综合症患儿出生。

福建省超算中心(二期) 解读生命密码

传统的育种方式与现代生物技术育种相比存在不可控、周期长、干扰多等缺点。福建师范大学南方海洋研究院通过使用福建省超算中心(二期),完成每天十万余个基因组数据的分析,实现数十亿个DNA片断的碱基链识别,在基因挖掘分析、基因组编辑选择、细胞融合、模拟生长等各个环节使用超级计算力,开展金鱼育种,培育和推广优质品种,该成果为福州金鱼育种产业的技术革新和新品种创制提供产业技术保障。



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