中國超算：算天算地算人還能算命

中國從上世紀六七十年代就開始研制超級計算機，近半個世紀的攻關，只是為了實現(xiàn)快速運算嗎？演變至今的超級計算機都有哪些用處呢？它們是否能實現(xiàn)人類曾經(jīng)無法實現(xiàn)的理想？

算天：盯住每一朵云

2016年獲得“戈登貝爾獎”提名的應用“全球大氣非靜力云分辨模擬”是由中科院軟件所和清華大學及北京師范大學聯(lián)合模擬的。

北師大全球變化與地球系統(tǒng)科學研究院教授王蘭寧，是該項目團隊成員之一。他從上世紀90年代開始從事氣象預報，到后來轉(zhuǎn)型成為大氣分析專家，預報天氣的準確率不斷提升。

“下不下雨關鍵看云層運動，在沒有超算之前，觀測云層的精度是按照經(jīng)緯度。有了超算之后，就可對云層運動進行精確模擬與觀測?！?/p>

王蘭寧說，為了提高觀測精度，他十幾年來一直追逐著超算發(fā)展的腳步。

“如果能夠盯住每一朵云，天氣預報就將萬無一失?！蓖跆m寧說，當然，這還需要更強的超算能力來支撐。

服務于霧霾天氣預警預報是超算最近又一新的應用領域。

據(jù)悉，天津超算中心研究人員目前正致力于利用“天河一號”超級計算機服務于霧霾天氣預警預報，未來3年有望形成全國性霧霾預警預報能力。該系統(tǒng)目前正以河北保定作為試點，預報能力已經(jīng)由最初的未來3天逐漸延長到了未來5天，實用效果不斷提升。

算地：能找飛機能抓偷排

在“算地”方面，天津超算中心與中石油東方地球物理公司合作，研發(fā)中國自主的石油地震勘探數(shù)據(jù)分析核心軟件，將地下成像速度由過去的三天提高到一天。

在剛剛評選的世界超算TO P500中,曾經(jīng)六連冠的中國“天河二號”已淪為世界第二，取而代之的是中國的“神威·太湖之光”。據(jù)悉，“神威”一分鐘計算能力，相當70億人用計算器不間斷算32年

在自主“天河一號”和自主石油地震勘探數(shù)據(jù)處理核心軟件的兩個自主上，他們成功實現(xiàn)了對國外技術(shù)限制的突圍。

除了找飛機，還有更多接地氣的事情倚仗超級計算機來解決。

建一棟樓對周邊的環(huán)境到底有什么影響？如何建設風道便于污染物擴散？中科院深圳先進技術(shù)研究院正在國家超算無錫中心進行的一項課題，就是深圳市污染物擴散的模擬。通過超算模擬，可以根據(jù)目前污染物的情況，計算出未來一段時間的大氣污染物濃度和分布，進行空氣質(zhì)量預報。從預報結(jié)果還可以計算出哪些污染源“貢獻”最大，了解污染的來龍去脈，為污染防控提供決策指導。

還能“算海洋”。不妨以尋找馬航MH370為例，當時的南印度洋一度成為世界科技角力的戰(zhàn)場，大量的衛(wèi)星雷達集中對準它，當這些高科技“眼睛”采集到信息后，一個必經(jīng)的環(huán)節(jié)就是數(shù)據(jù)處理，擔當這一重任的正是超級計算機。

“只要有足夠精確的相關數(shù)據(jù)，超算就能找到失事飛機?！鼻迦A大學地球系統(tǒng)科學研究中心副教授黃小猛說。

算人：醫(yī)療應用前景廣

模擬血流、模擬心臟、模擬人體任何一個部位，有了超級計算機，這些都不再是夢想。

只要運算核夠多、速度夠快，醫(yī)療工作者的診斷和治療水平將大大提升，而科學的治療手段更容易讓患者接受。

近期，美國科學家利用世界前十的超級計算機，選取一名真人掃描其血管系統(tǒng)，通過3D建模技術(shù)建立動脈系統(tǒng)模型，成功地再現(xiàn)了整個人體的動脈系統(tǒng)。任何直徑或?qū)挾仍?毫米以上的動脈血管都會出現(xiàn)在模型中，而且模型的分辨率達到了9微米。

過去，對一個可能發(fā)生腦梗塞病人，醫(yī)院難以判斷是否要進行支架手術(shù)，一般都會通過從大腿動脈處放進測壓導絲進行測量，這種方式既危險又痛苦。如今，經(jīng)過模擬計算，只要血流儲備分數(shù)如果小于0.8，就要做手術(shù)。

中科院深圳先進技術(shù)研究院副研究員陳榮亮表示，該機構(gòu)正在利用“太湖之光”對人體血流進行模擬與分析，利用這種模擬和分析，可以及時有效地判定一個病人是否有發(fā)生腦梗塞的風險。

算命：算你與他人有何不同

美國的IBM超級計算機“沃森”近期宣布，通過對每個人2300條最新社交網(wǎng)絡推文的解讀，應用語言學分析方法歸納總結(jié)你的社交特性，然后將你與其他幾十萬甚至數(shù)百萬用戶進行比較，從而勾勒出你與眾不同的個性。

深圳華大基因研究院曾代表中國參與了“國際千人基因組計劃”。院長汪建表示，使用“天河一號”超級計算機，過去要一年才能完成的500人基因信息關聯(lián)性分析，現(xiàn)在只需3個多小時。

中科院北京基因組研究所在“精準醫(yī)學”研究上，已走得很遠。該所研究員章張說，隨著新一代高通量測序技術(shù)發(fā)展，測定個體基因組的成本已從上世紀“人類基因組計劃”時代的30億美元降到了現(xiàn)今“精準醫(yī)學”時代的1000美元以下。而這一切都是基于超級計算平臺對精準醫(yī)學大數(shù)據(jù)的解析。

（《環(huán)球》2016年第21期）