俄科學(xué)家開發(fā)出可用于空氣動力學(xué)的高精度計算技術(shù)

俄羅斯科學(xué)院發(fā)布消息稱，俄羅斯科學(xué)院信息學(xué)與控制聯(lián)邦研究中心下屬的A.A.多羅德尼齊計算中心研發(fā)了一種新的高精度計算技術(shù)，可用來解決空氣動力學(xué)和其他應(yīng)用問題，比如，發(fā)動機(jī)降噪。這項(xiàng)研究得到了俄羅斯科學(xué)基金會的資助，研究成果已發(fā)表在荷蘭《模擬中的數(shù)學(xué)與計算機(jī)》雜志上。

為了用計算機(jī)和超級計算機(jī)模擬空氣流體動力學(xué)的過程，俄科學(xué)家研究出多算子方法。當(dāng)電子計算機(jī)對物理過程進(jìn)行數(shù)值模擬時，描述這些過程的方程用代數(shù)方程代替，物理過程被簡化為完成算術(shù)運(yùn)算。計算結(jié)果就是該過程在研究區(qū)域給定點(diǎn)上的參數(shù)值。代數(shù)方程可以用算子編寫，算子是按公式進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算的符號表示。這些公式規(guī)定了需要執(zhí)行哪些算術(shù)運(yùn)算，公式的精度最終確定了所得解的精度。數(shù)學(xué)上精度的特點(diǎn)是“數(shù)量級”，當(dāng)該區(qū)域給定點(diǎn)的數(shù)目增加時，這些數(shù)量級能快速地減少得數(shù)的誤差。因此，當(dāng)點(diǎn)的數(shù)目確定時，數(shù)量級數(shù)越多精度就越高。

提高數(shù)值模擬的精度是現(xiàn)代計算空氣流體動力學(xué)發(fā)展的重點(diǎn)方向之一。提高數(shù)量級的傳統(tǒng)方法是對求得算子的公式復(fù)雜化，但解決實(shí)際問題會存在一定的困難和局限性。用多算子方法提高數(shù)量級是采用了眾多算子的組合，這些算子由結(jié)構(gòu)非常簡單的同一公式求得，但一些參數(shù)的值不同，這些組合稱為多算子。因此，算子越多，所得到的數(shù)量級就容易更高。該中心研發(fā)的多算子方法保證了非常高的數(shù)值模擬精度。此外，在物理過程數(shù)值模擬時，因選擇了最佳的參數(shù)值，采用多算子可以更好地“看到”物理過程在很長一段時間內(nèi)的細(xì)節(jié)及其發(fā)展。

科學(xué)家開發(fā)的這種全新的計算技術(shù)即多算子方法對各種物理過程進(jìn)行數(shù)值模擬的精度比用原有的數(shù)值方法要高得多，在國際上屬于首創(chuàng)，已用來解決空氣流體動力學(xué)問題和采用傳統(tǒng)方法效果不佳的一些問題，諸如：降低飛機(jī)發(fā)動機(jī)和繞流部件的噪音、湍流、高超音速流動的數(shù)值模擬等問題。此外，這種技術(shù)還可以用在對氣候現(xiàn)象數(shù)值模擬、燃燒過程的數(shù)值研究等其他領(lǐng)域。

歐盟委員會發(fā)布HPC最佳使用案例報告

近日，歐盟委員會發(fā)布高性能計算（HPC）最佳使用案例報告。HPC是數(shù)字時代重大進(jìn)步和創(chuàng)新的核心，極大提高了處理大數(shù)據(jù)和執(zhí)行復(fù)雜計算的能力，這對于科學(xué)或工業(yè)的眾多領(lǐng)域至關(guān)重要。同時，HPC也是了解和回應(yīng)公民在現(xiàn)代社會日益增長的顧慮的重要工具。HPC正在促使新療法取得重大進(jìn)展：科學(xué)家們非常依賴HPC來理解疾病的性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)新藥物，并轉(zhuǎn)向精準(zhǔn)醫(yī)療，從而根據(jù)病人的具體需求定制治療方案。下面重點(diǎn)介紹一項(xiàng)醫(yī)療領(lǐng)域的HPC案例。

案例：從仿真和排序到個性化醫(yī)療領(lǐng)域：個性化和精準(zhǔn)醫(yī)療國家、城市：斯洛維尼亞、盧布爾雅那機(jī)構(gòu)：斯洛維尼亞國家化學(xué)研究所、盧布爾雅那大學(xué)醫(yī)學(xué)院

HPC用于模擬化學(xué)反應(yīng)以更好地了解神經(jīng)紊亂并開發(fā)精準(zhǔn)治療。分子模擬能幫助理解生物分子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。例如，涉及神經(jīng)遞質(zhì)代謝的化學(xué)反應(yīng)模擬可幫助理解單胺氧化酶的活性變化及其如何與抑郁癥和自閉癥等神經(jīng)疾病相關(guān)聯(lián)。它還顯示氧化應(yīng)激如何影響帕金森或阿爾茨海默等神經(jīng)退行性疾病的發(fā)展。要獲得對化學(xué)過程非常詳細(xì)的見解和基因組醫(yī)療數(shù)據(jù)，需要大規(guī)模的計算能力，并可用于準(zhǔn)確預(yù)測由人類基因組變異導(dǎo)致的酶活性變化。

確定人類疾病的遺傳原因是精準(zhǔn)醫(yī)療的基石，并能為患者提供預(yù)防性、預(yù)測性和個性化管理。過去十年，人類疾病遺傳學(xué)已經(jīng)被新的基因組技術(shù)轉(zhuǎn)化，現(xiàn)在允許對整個人類基因組進(jìn)行無障礙測序。斯洛維尼亞迅速將這些技術(shù)引入常規(guī)醫(yī)療診斷，徹底改變了患有罕見疾病患者的基因檢測。為了確保這些新技術(shù)所產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)的快速分析，需要合作使用國家超級計算機(jī)設(shè)施。

斯洛維尼亞的醫(yī)生使用超算基礎(chǔ)設(shè)施來大規(guī)模加速基因診斷，從一個多月到幾天，有時甚至是一天。超級計算機(jī)的使用還可以對遺傳物質(zhì)進(jìn)行更全面的分析，這對于診斷嚴(yán)重癲癇患者、危重新生兒、產(chǎn)前診斷以及精準(zhǔn)治療罕見疾病患者至關(guān)重要。這些新穎的方法也是人類遺傳學(xué)領(lǐng)域新發(fā)現(xiàn)的推動力，包括近年來超過一千多種人類疾病新基因的鑒定。

英國發(fā)布《計算模擬：技術(shù)未來》報告

2018年2月20日，英國政府科學(xué)辦公室與英國科技理事會共同發(fā)布題為《計算模擬：技術(shù)未來》的報告，回顧了英國計算模擬能力的快速發(fā)展，并分析了應(yīng)如何將計算模擬更好地用于公共部門和私營部門。

報告指出，建模技術(shù)正在以極快的速度發(fā)展，部分具有巨大市場的部門正在推動這種發(fā)展。其中之一就是游戲，大多數(shù)人的興趣已經(jīng)從真實(shí)世界的游戲轉(zhuǎn)移至計算機(jī)游戲和虛擬現(xiàn)實(shí)游戲。英國虛擬現(xiàn)實(shí)初創(chuàng)企業(yè)Improbable獲得了軟銀5億美元的投資。其他驅(qū)動建模和模擬技術(shù)發(fā)展的部門包括高性能工程與建筑，例如，汽車或飛機(jī)的零件在制造前要經(jīng)過模擬、測試和優(yōu)化。建模還被用做決策工具為企業(yè)確定發(fā)展方向提供支持。所有驅(qū)動建模技術(shù)發(fā)展的因素中，首推機(jī)器學(xué)習(xí)與人工智能技術(shù)。此外，著眼未來，若量子計算的愿景一旦實(shí)現(xiàn)，計算模擬還將發(fā)生更深刻的變革。

報告針對如何更好地應(yīng)用計算模擬提出了相應(yīng)的建議：

1 決策者應(yīng)考慮如何使用模型進(jìn)行分析以便為做出困難的決策提供幫助。

2 決策者需要成為理解力強(qiáng)的模型用戶，而模型供應(yīng)者應(yīng)

為模型用戶提供適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，幫助他們正確使用模型和解釋結(jié)果。這包括提供合適的模型文檔，詳細(xì)描述模型的目的、假設(shè)、敏感性和局限性，以及適當(dāng)質(zhì)量保證的證據(jù)。

3 作為產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略實(shí)施的一部分，商業(yè)、能源與產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略部（BEIS）應(yīng)與英國科研界、商界、學(xué)術(shù)團(tuán)體合作，考慮如何支持技能發(fā)展、科研和創(chuàng)新，以確保英國立足于先進(jìn)模擬技術(shù)的前沿。

4 政府應(yīng)考慮是否需要建立一個面向公私部門的專業(yè)的模擬中心，以促進(jìn)專業(yè)知識的交流和獨(dú)立的模型評估。

5 政府與企業(yè)應(yīng)考慮如何治理、且在必要時如何監(jiān)管先進(jìn)的復(fù)雜系統(tǒng)模型的使用。

6 能對重要基礎(chǔ)設(shè)施、供應(yīng)品、貨物或服務(wù)造成影響的模型用戶應(yīng)確保模型可用于測試相關(guān)系統(tǒng)面對沖擊或障礙的彈性。

7 用于控制復(fù)雜系統(tǒng)的模型、傳感器和其他組件應(yīng)默認(rèn)是安全的，它們應(yīng)能抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊等威脅。在此方面，標(biāo)準(zhǔn)與測試框架的開放，以及深入研究和視野開拓將變得越來越重要。這也為英國創(chuàng)造了機(jī)遇。

新加坡發(fā)布《網(wǎng)絡(luò)安全法案》防范網(wǎng)絡(luò)攻擊

2018年2月9日，新加坡國會通過《網(wǎng)絡(luò)安全法案》，旨在加強(qiáng)保護(hù)提供基本服務(wù)的計算機(jī)系統(tǒng)，防范網(wǎng)絡(luò)攻擊。法案提出針對關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施（CII）的監(jiān)管框架，并明確了CII所有者確保網(wǎng)絡(luò)安全的職責(zé)。能源、電信、供水、衛(wèi)生、銀行、交通、媒體等行業(yè)組織可能受到影響。法案授權(quán)新加坡網(wǎng)絡(luò)安全局（CSA）管理和響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)安全威脅和事件，并建立網(wǎng)絡(luò)安全信息共享框架。

根據(jù)該法案，直接為國家安全、國防、外交關(guān)系、經(jīng)濟(jì)、公共衛(wèi)生、公共安全或公共秩序提供基本服務(wù)的計算機(jī)系統(tǒng)所有者必須通報系統(tǒng)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)安全事件，并履行其他法定義務(wù)。CII所有者必須遵守行為準(zhǔn)則，符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全審計和風(fēng)險評估工作，并參與網(wǎng)絡(luò)安全演習(xí)。若CII所有者履行義務(wù)，將不會因網(wǎng)絡(luò)安全事件面臨懲罰，但違例者將面臨最高10萬新元的罰款，或兩年監(jiān)禁，亦或二者并罰。