超级计算机拯救世界阻挡行星撞地球

】我们不止一次听到世界末日这样的话题。非科学的说法是：世界一轮回，到了世界灭亡的时候了；科学点的说法是：科学家们发现一颗小行星向地球驶来，然后全球恐慌要撞上地球了，世界末日来了。相对于第一种说法，相信大家都觉得第二种更真实也恐怖一些。当然也不是说完全没有解决的办法。

有科学家们提供的唯一解决办法是将核弹放置在行星内部将之引爆，当然这期间必定是一波三折，困难重重，甚至无数人为之牺牲成了宇宙英雄，但最终都会成功引爆行星，拯救地球于危难之中，不过当有那么一天真的来临了，真的可以用核弹头毁灭小行星吗？

答案是NO，当然应该有更好的办法。近日美国科学家们称他们已经找到一种方法用原子弹将一颗小行星炸成宇宙尘埃。不过不同于世界末日中布鲁斯·威利斯要乘坐航天飞机到行星上安置炸弹，只需要用运载火箭发射即可，安全有效。这种方法就是要借助超级计算机的能力来实现。

美国洛斯阿拉莫斯国家实验室里的科学家罗伯特·韦弗和他的团队相信，小行星实际上是许多块岩石由重力聚合在一起的，理论上可以用原子弹摧毁。为了验证这一计划的可行性，韦弗和同事们利用最先进的超级电脑Cielo进行了模拟。尽管NASA以及其他的一些空间站机构正时时刻刻关注着邻近行星的动向，不过一旦某颗行星突然冲过来撞上地球那后果是不可估量，所以他们觉得还是值得时刻准备着的。Weaver研究团队认为行星是砾岩在重力作用下聚集形成的，一次核爆炸足以将它们粉碎成没有影响的太空碎片。

结果证明，一枚百万吨级的原子弹足以将一颗长500米、宽250米的花岗岩小行星炸成粉末。韦弗在接受采访时表示：“随着冲击波逐渐向小行星内部渗透，构成小行星的岩石会全部碎裂。也就是说，如果这颗小行星正朝地球飞行，这种方法可以有效地消除行星对地球的威胁。”

他还介绍说，这次模拟的成功得益于Cielo超强的计算能力。Cielo配有3.2万个处理器，每秒能进行1.35千万亿次数学计算。“Cielo史无前例的3.2万个处理器让我能够进行先进的3D运算。这实在是前所未有的、令人目瞪口呆的经历。”

模拟中使用的小行星为“絲川”小行星，外形呈马铃薯状，长轴500米左右，短轴250米，被认为由花岗岩组成。将一兆吨级炸弹在“絲川”小行星一边引爆，通过模拟计算出冲击波是如何从爆炸点散出去将其粉碎成无害尘埃的。

这个洛斯阿拉莫斯国家实验室到底是怎样的一个实验室，他们究竟研究些什么。超级计算机的日常应用和科学应用都有哪些。下面我们将一一道来。>>相关文章：

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洛斯阿拉莫斯国家实验室

洛斯阿拉莫斯国家实验室

洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory, LANL)由加利福尼亚大学运作，位于新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯。该实验室是世界上最大的多学科研究机构之一。它是新墨西哥州北部最大的研究机构和雇员最多的机构，有大约10,400名加利福尼亚大学雇员，以及大约2,800名合同雇员。

洛斯阿拉莫斯国家实验室

实验室约三分之一的技术人员是物理学专家、四分之一是工程师、六分之一是化学和材料专家，其余的工作在数学和计算科学、生物科学、地质科学等其他学科。也有外部的专家和学生来实验室做访问研究工作。实验室联合大学和工业界进行能源方面的基础和应用研究。实验室年度预算约为22亿美元。

洛斯阿拉莫斯“一弹成名”>>

主角“Cielo”Cielo在西班牙语中是“天空”的意思，为洛斯阿拉莫斯国家实验室、桑迪亚和利弗莫尔三个国家实验室提供计算支持。

美国“Cielo”

洛斯阿拉莫斯国家实验室

Cielo超级计算机参数

Cielo超级计算机采用Cray公司的Baker架构，基于AMDOpteron八核处理器，默认主频为2.4GHz计算节点方面采用双子星相互连接。

Cielo用于执行NNSA在2011-2015年期间核武器的系统模拟与计算，具有每秒千万亿次浮点运算能力。Cielo于今年5月做了由每秒1030万亿次提升到1370万亿次的升级。

兄弟机型走鹃超级计算机

IBM走鹃超级计算机

这款新型超级计算机名为“走鹃”(Roadrunner)，是由IBM和美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室联合开发，未来将隶属于美国能源部国家核安全管理局。IBM在声明中称，“走鹃”将主要用于美国核武器模拟，包括模拟核爆炸后零点几秒的行为状态。除此之外，“走鹃”还将用于天文、能源、人类基因科学、以及气候变化方面的研究。据IBM称，“走鹃”的造价约为1亿美元。

“走鹃”采用了一系列专门针对游戏和商业的技术，包括用于Play Station 3游戏机的Cell宽带引擎和AMD x86处理器。“走鹃”拥有130536个计算核心，包括12960颗Cell引擎的116640个PPE和SPE核心，以及6948颗双核AMD Opteron处理器。“走鹃”是全球第一台采用Cell处理器的混合式超级计算机，但也因此需要三种不同的编程工具，以确保不同核心同时高效率运行。

除此之外，“走鹃”拥有80TB内存、57英里光纤、3456个Tri-Blade节点，每个节点由两台BladeCenter QS22刀片式服务器和一台LS21刀片式服务器组成，分别配置4颗Cell和2颗Opteron，两种处理器使用PCI-E电缆连接在一起。“走鹃”占用了288个IBM BladeCentre机架，总占地面积约为6000平方英尺。IBM主管下一代计算机系统技术的副总裁比吉安·迪瓦里(Bijan Divari)表示，“走鹃”的构造方式与人脑类似。

“走鹃”是全球第一台运算速度达到petaflop级别的超级计算机。美国国家核安全管理局局长汤姆斯·阿戈斯蒂诺(Thomas Agostino)表示：“如果全世界60亿人每天24小时、每周7天执行纯手工计算，那么需要46年时间才能完成"走鹃"一天的工作量。”迪瓦里预计，比“走鹃”强大十倍的超级计算机将于10年内出现，从而使环境模拟可以实时完成。

现在走鹃超级计算机在实验室里又在做些什么呢？>>

超级计算机的科学应用

科学应用

1：纳米技术。

现在我们可以开始了解材料的行为一直到纳米尺度，在那里，即使是单个原子的运动有时也可以改变机械或电气性能。我们模拟金属纳米线拉伸过程。使用走鹃超级计算机，可以减缓模拟，看看到底是什么，在拉伸的时候，多次发生变化。比以前在更可能的情况下观察原子间的堆叠错误（用红色突出显示）网络的形成。

2：核聚变、激光技术。

该项目是由洛斯阿拉莫斯国家实验室的走鹃超级计算机与劳伦斯利弗莫尔国家实验室共同参与的。美国计划在2010年秋季由劳伦斯利弗莫尔国家实验室实施核聚变，激光技术的实验。该项目是人类历史上最重要的激光技术，在实验室中取得核聚变能源。规模动力学模拟在三维激光等离子体相互作用的激光散斑。在走鹃超级计算机的协助下，可以实现前所未有的规模，速度和保真度。（值得一提的是现运行速度世界排名第8的Blue Gene L超级计算机就隶属于劳伦斯利弗莫尔国家实验室，我们也将于下次给大家带来相关介绍）

3：磁重联技术

方向相反的磁力线因互相靠近而发生的重新联结现象。在此过程中，磁能可转化为其他能量。涉及到各种形式的等离子体的磁场能量快速转换动能。通过走鹃超级计算机，使这些类型的动态变化都在方便的观测形态下，从而了解磁重联的过程。

4：艾滋病毒

这是一个彩色树组序列的艾滋病毒，收集后找到传染艾滋病毒的原因。基本的计算问题，是要这个序列数据（这里的10442?3873核苷酸字符串），找到该病毒如何随时间演变模型中的所有序列。当树上的节点附近生成另一个节点，这意味着有一个病毒是另一种病毒类似。走鹃超级计算机的进化模式，找到了一个病人的序列很少与另一位病人的序列重叠。其中一个重要目标是要找出可能存在疫苗的目标地区。

走鹃的科学应用

5：暗物质

暗物质和暗能量是宇宙的主要组成部分。宇宙的基本构成是由：23%的暗物质（其中很大一部分是所谓的光环在局部的团块）73%暗能量组成。在该项目中宇宙的构成物质分布在有史以来（由走鹃超级计算机运行的）规模最大的高清晰度模拟宇宙中。走鹃超级计算机模拟的宇宙综合数据库将成为研究暗物质科学的重要组成部分。

6：铜反应

我们在研究铜反应时感到震惊，用可扩展并行短程分子动力学，计算机代码，模拟过程，如固体中冲击波在纳秒的时间尺度上。许多现象基本材料需要在长度和时间尺度上超越这些地方，目前获得的分子动力学（MD）模拟，随着方法的改进，使更多的现实空间和时间尺度模拟成为可能。在可扩展并行短程分子动力学上已成功用于执行迄今最快的MD模拟，在走鹃超级计算机上达到369 TFlop/S。

7：流体动力学

在流体动力学领域了解湍流，流体的压力下的行为，仍然是物理学中未解决的问题之一。复杂条件下，作为那些在1A型超新星爆炸的早期阶段出现。有一种复杂的现象与这些活动有关的，这是一种相关的超新星建模重要的未决问题。通过走鹃超级计算机有助于在使用大型流体动力学结构的规范和处理复杂问题方面的相关研究。NNSA分管国防项目的副局长库克称，“Cielo和走鹃r杰出的计算能力对确保核试验暂停期间贮存核武器的安全性、保安性和有效性是非常重要的，NNSA所有超级计算机完成的工作是实施奥巴马提出的核安全议程的重要组成部分。”

作为NNSA延寿贮存核武器任务的一部分，先进的模拟和计算(ASC)能力使NNSA占据领先地位并具备高端仿真能力。ASC计划帮助NNSA满足对核武器进行评估和认证的需求，包括：武器编码、武器科学、计算平台及与之相配套的基础设施。

2012已经来了，12.31号还会远么？你相信世界末日说还是相信超级计算机的威力可以拯救地球呢？

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