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科学技术

超级计算机“京” - 科学家的最佳搭档



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“K”代表着日本汉字京1的缩写,意为10千万亿(1016),“京”(K Computer)是世界排名第四的超级计算机的名字。

“京”是由日本的自然科学研究所RIKEN和富士通电子公司共同合作研制开发的超级计算机,目前被托管在位于神户市内港岛的RIKEN高级计算科学研究所里。“京”的研发是构建高性能计算基础设施(HPCI)项目的一部分,而这个项目正由日本文部科学省(MEXT)推动进行中。

凭借其自身拥有的数以万计的处理器,超级计算机能够以前所未有的计算速度来处理运算,以便帮助科学界在面对最困难问题时提供相应解决方案。以超级计算机“京”为例,一共有82944个2.0GHz的8核SPARC64 TMVIIIfx处理器存放在864个柜子里。每个柜子包含了96个计算节点,每个节点由一个处理器和16GB内存组成。

“像这样的计算速度几乎可以算作奇迹了,这令很多看起来不大可能的模拟运算变成现实”,作为计算与信息高级研究中心(ACCC)的主任,负责管理RIKEN的计算和信息基础设施的姫野龙太郎博士如此评价超级计算机“京”的优异表现。在过去的6年里,姫野博士参与了一个与超级计算机“京”有关的生命科学项目。作为项目负责人,在软件应用程序的研发方面,他也参与贡献了30多种应用程序。

超级计算机“京”的正式运行是从2011年6月开始的,而首件对外研究项目则是在2012年9月启动的。目前正处于研发当中的项目共有62件,这其中包括一般性项目29件,青年研究学者项目8件和其它行业相关项目25件。

这其中,最近的一项计划是开发一种先进的新型数据软件,用于脑神经仿真工具(NEST, Neural Simulation Tool)。此项目是由冲绳科学技术研究所(OIST),RIKEN脑科学研究所(BSI)与德国研究机构Forschungszentrum Jülich共同合作进行的,NEST团队采用“京”的82944个处理器成功地模拟了大脑神经网络,这个网络由17.3亿个神经细胞组成,这些神经细胞被10.4万亿个突触连接起来。为了模拟脑神经网络在现实中1秒内的活动,这台超级计算机所花费的运算时间为40分钟。

国际合作是这些研究项目的一个重要组成部分。其中有四名成员分别来自中国,韩国,德国和英国。正如姫野博士所指出的那样“计算机编码为了获得其应有的价值就必须在国外科学界中得到国际认可。而国外人员的参与和应用给我们的工作在国际上提供了一定程度的信任和支持。”

其中一位在RIKEN工作的外国研究员是来自法国的Florence Tama博士。她现在是计算构造生物学小组的负责人,她的研究小组正试图确定生物分子的结构和动力学原理。

Tama博士指出,“像‘京’这样的超级计算机给研究者提供了有力的技术支持,使得我们能超前思考并找出解决全球问题的可行方案。我能看到正在取得的进步将给社会带来的巨大影响,而这一切都与我们在科研上付出的巨大努力密不可分。RIKEN和日本对国际合作研究所持的态度十分积极,提供多种研究项目基金机制。因为这样的合作研究对科学界的交流至关重要”。

或许用姫野博士简洁的话做结尾再合适不过,“世界上不同地方存在着不同的语言,但对‘京’这样的超级计算机来说只有一种语言。即使国家之间有边界,但科学本身无国界”。