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2010-06-27 2页 pdf 763KB 16阅读

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208-312 82 资讯观察 NEWS & VIEWS e-Science 2008年 第三期 83 资讯观察NEWS & VIEWS e-Science 2008年 第三期 2006年,日本政府启动“下 一代超级计算机工程”(Th e Next Generation Supercomputer project),并由RIKEN作为该项 目的实施主体[1]。在日本政府宣 布的第三个科学技术基本计划 (Science and Technology Basic Plan,2006-2010)中,生命科...
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82 资讯观察 NEWS & VIEWS e-Science 2008年 第三期 83 资讯观察NEWS & VIEWS e-Science 2008年 第三期 2006年,日本政府启动“下 一代超级计算机工程”(Th e Next Generation Supercomputer project),并由RIKEN作为该项 目的实施主体[1]。在日本政府宣 布的第三个科学技术基本计划 (Science and Technology Basic Plan,2006-2010)中,生命科 学、信息通信、环境科学和纳米 技术与材料四个研究领域仍然是 政府的重点支持领域,同时下一 代超级计算机被列为国家性的关 键技术,以增强日本在科学技术 领域的竞争力。迄今为止,日本 共有三个主要的超级计算机工 程,分别是:1993年由日本国 家宇航开发的“数字风 洞”(Numerical Wind Tunnel) 系统、1996年由筑波大学开发的 CP-PACS和2002年由日本海洋科学 技术中心(JAMSTEC)开发的著名的 地球模拟器,上述三个系统峰值 分别为208Gflops、614Gflops和 41Tflops,并且上述工程中应用的 新技术由富士通、日立和NEC进行 商业化并在世界范围的研究机构 和高校中广泛使用。与上述工程 不同,日本政府希望“下一代超 级计算机工程”是不仅仅是个暂 日本高性能计算机发展动态 Recent Development of High Performance Computing in Japan 时性的工程,此项工程将随着超 级计算机的发展而得到延续。 “下一代超级计算机工程” 的持续时间从2006年到2012年, 其目标是:发展、建立并应用先 进的高性能超级计算机系统,并 将其作为国家的关键技术和基础 设施。该工程预期达到以下结 果:1)开发先进的高性能计算 机系统,该系统具有可执行多于 千万亿次的仿真能力,并在2011 年底投入运营;2)开发可运行于 下一代超级计算机的应用代码并 广泛使用;3)提供灵活的计算环 境共享下一代超级计算机的计算 资源;4)建立一个先进的计算科 学与技术中心作为日本的计算科 学基地。全部项目预算约为10亿 美元。目前该工程已由计算机系 统的基础设计阶段转向计算机芯 片的详细设计阶段,同时面向一 些重要应用(纳米科学和生命科 学)的程序也在开发之中,这些 程序的开发可以用来评价超级计 算机的硬件性能,同时也可以促 进日本计算科学的发展。 在计算机系统的基础设计方 面,由RIKEN向MEXT提交的建议已 经得到认可:1)硬件系统由标 量和矢量处理器单元组成;2)基 于Linpack测试的目标性能将在10 千万亿次;3)富士通、日立和 NEC将成为该项目的硬件开发商。 在主要的应用方面,上文 提到第三个科学技术基本计划中 已将生命科学、信息通信、环境 科学和纳米技术与材料四个重点 发展的研究领域。在政策的支持 下,生命科学以及纳米技术和材 料被选为下一代超级计算机的 主要应用领域。由于下一代超 级计算机的系统是高度并行的, 为这些领域所设计的计算机代码 也应该适应这种新的高度并行的 结构,因此在发展硬件的同时, 也需要将现有应用代码设计为下 一代超级计算机所的模式。 分子科学研究所(Institute of Molecular Science,IMS)和RIKEN 分别负责纳米科学和生命科学的 应用软件工程开发工作。 在由IMS负责开发的纳米科学 方面的应用软件需要满足如下几 个主要应用:1)对酶的化学反应 进行仿真:这项工程的主要目的 是制造出具有比自然酶更高反应 效率的人造酶,这样的酶可以从 木材中制造氢气;2)对与生命有 千万亿次计算机对其科学和经济 发展的重要意义,并确定了五个 主要的应用方向[6]。在气象、气 候学和地球科学方面,该计划关 注于气候变化、海洋学和海洋业 预报、气象学、水文地理学和空 气质量以及地球科学等方面的研 究;在天体物理学、高能物理学 和等离子体物理学方面,这些领 域的一些极其耗时、十分昂贵或 低性能计算机不足以完成的仿真 实验将得到超级计算机的有力支 持,而近几年在这些领域的科学 突破都是借助于超级计算机实现 的,该计划希望能够利用高性能 计算机对将来的空间实验进行研 究;在材料科学、化学和纳米科 学方面,计算机仿真不仅在传统 的材料科学、物理和化学领域, 同时在纳米科学、表面科学电子 工程、生物学和药物研制等领域 都起着至关重要的作用;在生命 科学方面,该项计划主要致力系 统生物学、染色体动力学、大尺 度蛋白质动力学、蛋白质联结和 聚合、超分子系统、医学等领域 的研究;在工程学方面,当前的 仿真任务和将来的发展趋势对计 算资源的需求更是永无止境的, 其应用领域涉及直升机的完全仿 真、生物医学流体力学、燃气轮 机和内燃机引擎、森林火灾、绿 色飞行器、虚拟发电厂等。高性 能计算机在这些应用的成功应用 将会对科学和社会的方方面面产 生深远的影响。 参考资料 [1] Distributed European Infrastructure for Supercomputing Applications(DEISA),http://www.deisa.eu/ [2] Enabling Grids for E-science(EGEE),http://www.interactions.org/cms/?pid=1026186 [3] DutchGrid,http://www.dutchgrid.nl/ [4] Grid5000,https://www.grid5000.fr/mediawiki/index.php/Grid5000:Home [5] The Scientific Case for a European Super Computing Infrastructure. Petascale Computing in Europe. ftp://ftp.cordis.europa.eu/ pub/ist/docs/rn/changes-060511-DD-event-supercomp-report.pdf [6] 王龙,千万亿次计算:趋势与需求,千万亿次计算能力前沿科学研讨会,2008-7-25. http://math.xtu.edu.cn/myphp/ math/image/qianwan.ppt 编译:曾琳 来稿时间:2008年10月20日 84 资讯观察 NEWS & VIEWS e-Science 2008年 第三期 85 资讯观察NEWS & VIEWS e-Science 2008年 第三期 ● e-Science Forum 1 Suggestions on Accelerating Development of High-Performance Computing in China 8 Should Pay More Attention to Applied and Fundamental Study for High-Performance Computing ● e-Science Technology 12 Massive Parallel Simulation of Gas-solid Suspension with Macro-scale Particle Method ● e-Science Application 20 Petascale Computing:Trends and Needs 32 A Study on the Influence of the Computational Uncertainty on the IAP-AGCM Model Subject——Computational Chemistry Virtual Laboratory 46 A Virtual Research Organization Based on Network Cooperation – “Computational Chemistry Virtual Laboratory” 55 Applications of the Parallel Computing for Attosecond Dynamics 62 GridMol: a Highly-Efficient Application System Designed for Computational Chemists ● News & View 71 Analysis of 2008 China HPC TOP100 Rank List and Perspectives 79 PetaApps Project in USA: Accelerating Discovery in Science and Engineering through Petascale Simulations and Analysis 81 Recent Development of High Performance Computing in Europe 83 Recent Development of High Performance Computing in Japan参考资料 关的物质进行仿真:该工程的主 要目标之一是在分子的层次上理 解这些物质(如蛋白质、细胞隔 膜等)在生物环境中的工作机制; 3)对纳米材料的仿真。在由RIKEN 负责开发的生命科学方面的应用软 件需要满足下列应用:1)对蛋白 质和配合基组成的联合体进行分子 仿真;2)对系统生物学的细胞仿 真;3)对人类器官和身体进行仿 真;4)从生物信息学的角度将DNA 与其对应生物功能相结合,从而为 不同的患者定制更加有效和安全的 药物。图1展示了日本下一代超级 计算机开发的进度表。 在日本“下一代超级计算机 工程”展开的同时,日本还成立 了相应的工业论坛(Industrial Forum for Super Computing Promotion),该论坛有160多个 日本公司参加,旨在研究如何应 用超级计算机来满足工业界的发 展需求。此外,在网格研究方 面,由MEXT发起的国家网格研究 计划(National Research GRID Initiative,NAREGI)着重于网格 中间件的研究和开发,为广泛分布 的、高级研究和教育目的实现大规 模的计算环境,其目标是使网格最 高运算速度达到100TFLOPS,并且 于2008年发布了其网格中间件1.0 版[2]。其它知名的网格中间件还有 Ninf-G[3]等。 图1 日本下一代超级计算机开发的进度表 [1] Toichi Sakata, High Performance Computing beyond the Peta Scale in Japan, Journal of Physics: Conference Series, 78 (2007) 012059. [2] Center for GRID Research Development, http://www.naregi.org/index_e.html. [3] Ninf-G, http://ninf.apgrid.org/. [4] 王龙,千万亿次计算:趋势与需求,千万亿次计算能力前沿科学研讨会,2008-7-25. http://math.xtu.edu.cn/myphp/ math/image/qianwan.ppt 编译:曾琳 来稿时间:2008年10月20日
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