超级计算机的研究进展.doc

医学计算机课程超级计算机的发展进程及应用当代社会，人口越来越多、信息量越来越大、气候越来越暖、灾害凸显频繁、科学问题越来越艰深，想要解决这些问题，就必须依靠计算能力强大的超级计算机计算填补了理论分析和实验的空白，使得人们能够深入的研究从理论分析角度看过于复杂和困难的，从实验角度看过于昂贵危险，甚至是无法进行探索的问题计算已经成为理论与实验相互弥补的第三手段，已经成为人们认识世界的第三只眼睛作为计算能力最强大的超级计算机的作用显得日益重要，地位日益凸显一）何谓“超级计算机”？超级计算机是指数百数千甚至更多的处理器（机）组成的、能计算普通的PC机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机新一代的超级计算机采用涡旋式设计，每个刀片就是一个服务器，能实现协同工作，并根据需要随时增减现在计算机的决胜之处在于经特殊设计的系统二）世界超级计算机的成长历程第一个研发出符合超级计算机定义产品的人应该是西蒙·克雷博士，此人后来被西方称为“巨型机之父”超级计算机的时间线可以从1942年算起，至今已经发展了将近70年的时间在这七十年间超级计算机突破性的进展有22次发生在美国，5次日本，2次法国，1次中国1994年12月，美国Intel公司宣布研制成功世界上最快的超级计算机，它每秒可进行3280亿次加法运算。

而在2008年美国军用超级计算机跑路者达到了计算机工业界长期以来追求的计算机运算能力的里程碑，一秒钟运算能力达到1026万亿次，突破了一万亿次大关就在今年11月7日，日本RIKEN高级计算科学研究院（AICS）、富士通联合宣布，世界上最快的超级计算机“京”（K Computer）已经成功提速，Linpack测试的最大计算性能达到了10.51PFlops，也就是每秒钟1.051亿亿次浮点计算，这也是人类首次跨越了1亿亿次计算大关三）我国超级计算机的发展 在超级计算机领域，中国可谓是后起之秀，但中国的计算机发展最早可以追溯到上世纪50年代1959年9月，中科院计算技术所研制成功我国第一台大型通用计算机——104计算机1983年，“银河Ⅰ”型巨型计算机研制成功，运算速度达每秒一亿次以上1993年，中国第一台10亿次巨型计算机“银河Ⅱ”型通过鉴定1995年，曙光1000大型机通过鉴定，其峰值可达每秒25亿次2002年，中国联想集团为中科院数学与系统科学研究院生产的超级计算机“深腾1800”，以每秒1.05万亿次的运算速度位居全世界43位，挤入全球500强2003年，第21届全球高性能计算机TOP500排行榜上，3台中国造超级计算机名列榜上，分别排在51位、98位、299位。

而在同年11月，联想集团造“深腾6800”以每秒4.183万亿次的运算速度位居全球第14位2004年6月的全球超级计算机500强名单上，中国曙光计算机公司研制的“曙光4000A”排名第10，这是中国产品首次跻身世界超级计算机10强2009年11月18 日正式发布的第34 届全球超级计算机前500 强排行榜上，我国首台千万亿次计算机“天河一号”名列世界第五、亚洲第一2010年11月北京时间17日上午，国际超级计算机TOP500组织正式发布第36届世界超级计算机500强排行榜，安装在国家超级计算天津中心的“天河一号”超级计算机系统，以峰值速度4700万亿次、持续速度2566万亿次每秒浮点运算的优异性能居世界第一而在今年六月公布的超级计算机全球500强名单上，中国“天河一号系统”以仅次于日本“京”的性能位列第二从上可见，中国在超级计算机领域已有长足的发展，经过中国科技工作者几十年不懈的努力，中国高性能计算机研制水平显著提高，称为继美国、日本之后的第三大高性能计算机研制生产国四）超级计算机的应用1、石油勘探 为了提高石油勘探的准确度，缩短勘探时间，在短时间内找准井位，就需要获得更精确和更丰富的数据，并进行三维计算分析，而这离开了高性能计算机是无法进行的。

在石油勘探领域，超级计算机主要用在盆地模拟、地震资料处理和油藏数值模拟等三大领域2、计算机药物筛选 利用高性能计算机进行虚拟药物筛选是一条崭新的途径首先通过计算机筛选化合物数据库（一般包括几百到上千万化合物三维结构和药物信息），可使得实际筛选的化合物集中上千倍研究内容是以药物作用靶点的三维结构为基础，将三维结构库中的小分子自动对接到受体结合腔中，通过衡量小分子与受体间的相互作用能，选择有利于分子间相互作用的化合物进行深人研究这个过程需要庞大的计算要求，需要新一代的计算技术予于支撑3、气象分析 由于气象变化迅速，影响因素众多，采集的数据庞大，对地面气象站和天上的气象卫星侦察的信息进行集中化数据处理，量化分析，建模分析，这需要超级计算机才能进行快速、精准的分析4、舰船设计和飞机设计 舰船在海里行驶，和战机在天上飞所用到的知识点都是流体力学知识和大气气动力学分析，这两点都需要计算机建模分析，需要大量的数学运算和优化处理，才能设计出最佳的舰船和最优性能的战机来，超级计算机对这两个方面研究都能派上用场5、密码破译 这一点在现代战争中用途不大了，因为交战国双方可以随时换密钥，这样你理论上永远破解不了敌方的战争密钥了，尤其是量子技术的发展使破解密钥更是难上加难，几乎理论上完全不可能。

但是我们研制超级计算机能使我们掌握破解敌方密钥的一种方法，这对敌人多少是一种威慑，所以研制超级计算机能带动军事密钥学的发展6、情报分析战时情报的来源是很复杂的，也是多种多样的，如何在各种各样纷繁复杂的情报中，分析出有价值的情报，是一门学问，它有一套专门的数据处理分析流程和数学建模分析步骤，用超级计算机能保障更快更高更强的完成情报分析任务7、联合作战模拟 就是用虚拟现实技术搭建起士兵训练模拟计算机系统，敌方的地理数据、战机、军舰和坦克性能都量化在用虚拟现实技术展现的计算机环境中，让士兵不出国就能体会到外作战的感觉，这样训练士兵，能节约大量成本，而超级计算机恰恰能当这个训练系统的服务器用，这就是超级计算机更大的妙用了 这些领域的探索还有很长一段路要走对我国来说，首先要在超级计算机性能上赶超其他先进国家，才能在超级计算机的应用上领先一筹我国在超级计算机领域的投入每年都在增加，但是相比于美日等发达国家而言，还远远不够，所以政府今后应该在这方面加大投入和对科研人员的奖励。