深騰6800應用成果課件

千萬億次計算：趨勢與需求超級計算中心2008年7月25日內容綱要一.超級計算機的發(fā)展趨勢二.國外的千萬億次應用計劃三.國內相關研究目錄一.超級計算機的發(fā)展趨勢二.國外的千萬億次應用計劃三.國內相關研究1.1.2Top500超級計算機國家份額美國（257）歐洲（184:英國53,德國46）亞洲（48:日本22,大陸12,印度6,中國臺灣3）1.2Green500TopGreenMflops/WPowerProcessor13437.432345.5Cell+AMDDual243205.272329.6Dual440314357.381260Quad450428359.165510.4AMDQuad530256.473630AMDQuad614357.14504Quad450778147.28861.63IntelQuad53xx815493.61418.73IntelQuad53xx914357.14315Quad4501017240.05442IntelQuad54xx1.3趨勢(續(xù))2.1超級計算使科學變得更直觀2.2美國NSF千萬億次計劃恒星的輻射、動力學和核物理；超新星物理、伽瑪射線爆發(fā)、雙黑洞系統(tǒng)和中子星之間的碰撞；地球、巨型氣體行星（gasgiants）、恒星的電磁場如何產生和演化？冠狀物質拋射（coronalmassejections）及其對地球電磁場的影響，包括磁場的重結（magneticreconnection）和地磁場次暴（geo-magneticsub-storms）的模擬；銀河系的形成與演化；低馬赫數天體物質流（LowMach-numberastrophysicalflows），例如形成行星云（planetarynebula）的恒星外殼的爆炸；早期宇宙結構的演化；分子云（molecularclouds）和前恒星核（pre-stellarcores）的形成；在經典電磁流體、化學反應物中的分層與不分層、有旋渦與無漩渦湍流中的詳細結構和性質；在復雜系統(tǒng)中化學反應過程與流體動力學間的相互作用，例如燃燒、大氣化學以及化學反應過程?？蓧嚎s多相流的性質；2.2美國NSF千萬億次計劃(續(xù))大氣系統(tǒng)、氣象系統(tǒng)和地球氣候之間的非線性相互作用；地球碳、氮、水的耦合循環(huán)動力學；通過高分辨率、寬帶、全球的地震探測研究地球的內部構造；十年期間的大型江河流域水文動力學；海洋與陸地以及海洋與大氣的耦合動力學；具有大生物分子和生物分子團的反應機理，例如酶、核糖體和細胞膜；在只給定基本氨基酸序列的條件下預測蛋白質的三維結構；病毒衣殼組裝（assemblyofcapsids）的理解；利用第一原理模擬極端條件下物質的塊體性質（bulkproperties）；適應特殊性和高效地運用第一原理設計催化劑、藥物和其它分子材料；材料設計；2.3歐盟千萬億次計劃氣象、氣候學和地球科學領域氣候改變，氣象學，水文學和空氣質量海洋學和海洋業(yè)預報地球科學天體物理學，高能物理和等離子體物理領域天體物理學，包括從天體的形成，到整個宇宙的起源和演化問題基本粒子物理學等離子體物理，包括建造ITER提出的科學和技術問題材料科學、化學和納米科學領域復雜材料的理解，包括對各類材料的成核現(xiàn)象、生長、自組織和聚合的模擬，確定工藝過程、使用條件和構成之間關系的材料力學性質的多尺度描述復雜化學的理解，包括大氣化學、軟物質化學（例如聚合物）、燃燒的原子層次的描述、超分子裝配技術、生物化學納米科學，包括納電子學，納米尺度的機械屬性仿真，納米尺度的流變學、應用流體學和摩擦學的基于原子作用的描述2.3歐盟千萬億次計劃(續(xù))生命科學領域系統(tǒng)生物學，在未來4年內，歐洲將實現(xiàn)世界上第一個“硅片中的”細胞。染色體動力學大尺度蛋白質動力學蛋白質聯(lián)結和聚合超分子系統(tǒng)醫(yī)學，例如，確定觸發(fā)多基因疾病、預測在某些人群中與藥物異常代謝相關的次級作用或藥物與異于其原始靶點的大分子的交互作用的仿真。工程學領域直升機的完全仿真生物醫(yī)學流體力學燃氣輪機和內燃燒引擎森林火災綠色飛行器虛擬發(fā)電廠2.4日本的千萬億次計劃2.4.2日本千萬億次重點應用：納米科學與生命科學2.5總結材料、化學、納米科學、生命科學、空間、天文、高能物理是共同關注的千萬億次計算熱點領域分子動力學計算、第一原理計算、流體、磁流體計算、量子色動力學計算、量子化學計算、有限元計算等問題有很好的并行潛力208K:用MD研究流體的Kelvin-Helmholtz不穩(wěn)定性128k：FPMD計算High-Z金屬材料64K:WRF計算32K:量子色動力學計算4k,47453366,32535777,142360098手機跌落模擬相比萬億次計算，千萬億次計算將能更有力揭示客觀世界的多尺度性質,或提供一種空前的視野

atomistic(viaabinitiomoleculardynamics)、microscale(dislocationdynamics)、mesoscale(aggregatematerialsmodels)、continuum(finiteelements)3.1環(huán)境科學

NSF-大氣系統(tǒng)、氣象系統(tǒng)和地球氣候之間的非線性相互作用;海洋與陸地以及海洋與大氣的耦合動力學;歐盟--氣候改變，氣象學,海洋學：曾慶存等、王斌、延曉冬等大氣所

“氣候學理論研究、模式發(fā)展及模式應用：IAP-DCSM,LASG,RIEMS等”幾十個cpu 陳德輝等氣象局數值預報中心“新一代數值預報模式系統(tǒng)GRAPES的開發(fā)”10~100cpu張小曳,龔山陵等

氣象局大氣成分中心 “大氣成分;氣象局化學天氣數值預報系統(tǒng)開發(fā)” 128cpu 周廣慶等,王凡等

大氣所,海洋所 “海洋模式發(fā)展及應用” 幾個cpu

NSF-地球碳、氮、水的耦合循環(huán)動力學;十年期間大型江河流域水文動力學于強、莫興國、田靜、陶波等地理科學與資源研究所 “中國生態(tài)系統(tǒng)研究網絡：分布式生態(tài)水文模擬和數據同化、高分辨率陸地表面水熱過程、土壤－植物－大氣系統(tǒng)的水熱過程和作物生長模型”深騰6800，128cpu或串行

NSF-通過高分辨率、帶寬、全球地震探測研究地球的內部構造、歐盟－地球科學、日本－災害預防石耀霖，張懷等研究生院計算地球實驗室 “地球動力學定量化模擬研究：區(qū)域應力演化歷史、區(qū)域和全球地震波數值模擬”

數百cpu3.2生命科學

NSF-具有大生物分子和生物分子團的反應機理，例如酶、核糖體和細胞膜；適應特殊性和高效地運用第一原理設計催化劑、藥物和其它分子材料；在只給定基本氨基酸序列的條件下預測蛋白質的三維結構；歐盟－醫(yī)學、蛋白質聯(lián)結與聚合、大尺度蛋白質動力學；日本－藥物設計等陳潤生生物物理所“理論生物學和生物信息學”韓敬東遺傳所“分子系統(tǒng)生物學”于坤千上海藥物所“大規(guī)模藥物篩選、生物大分子體系的分子動力學模擬”512CPU于軍中科院北京基因組所

“基因組學與生物信息”512CPU 朱維良中科院上海藥物所

“藥物發(fā)現(xiàn)與設計”128CPU 吳佳妍中科院北京基因組所

“轉錄組信息挖掘”256CPU 熊兵上海藥物所

“計算機輔助藥物設計及藥物化學合成；生物大分子的構象變化，包括蛋白質折疊；蛋白－蛋白相互作用；藥物－大分子相互作用；蛋白質構象變化疾病”數百個cpuDress所長中科院-馬普計算生物研究所

“蛋白質分布、功能以及分子結構模擬”300-400CPUs雷紅星中科院北京基因組所

“蛋白質動力學模擬”串行 3.3化學、材料、納米科學

NSF—在復雜系統(tǒng)中化學反應過程與流體動力學間的相互作用，例如燃燒、大氣化學以及化學反應過程；阿秒脈沖激光與多原子分子（polyatomicmolecules）的相互作用；精確到1卡/摩爾的任何化學反應界面勢能，以及在此界面的分子相應的動力學行為的研究；歐盟—復雜化學的理解，包括大氣化學、軟物質化學（例如聚合物）、燃燒的原子層次的描述、超分子裝配技術、生物化學；葛蔚過程所“化工復雜過程的多尺度模擬分析與控制”512cpu劉靖堯吉林大學“重要化學微觀過程及反應控制” 8CPU 韓克利中科院大連化物所“分子反應動力學實驗與理論研究”64CPU 呂中元吉林大學“高分子凝聚態(tài)物理及計算機模擬”16CPU楊小震，孔濱等化學所“高分子化學與物理實驗室” 史庭云武漢物數所“原子分子物理：量子少體結構與碰撞動力學，原子、分子的強外場效應”楊明暉武漢數物所

"分子光譜,反應動力學和量子化學“32CPU3.4高能物理與等離子體物理、流體

NSF－強相互作用主導的高能物理過程；基本粒子物理學；燃燒等離子體的性質和不穩(wěn)定性，以及主動磁約束技術研究；歐盟－等離子體物理，包括建造ITER提出的科學和技術問題陳瑩 高能所 “格點規(guī)范理論和格點QCD數值模擬研究” 40－128CPU馬建平 理論物理所 “強相互作用的研究”李建剛 等離子體物理研究所“高溫等離子體與受控熱核聚變領域”

NSF－可壓縮多相流的性質李新亮、傅德熏等力學所“高速飛行器復雜流動的直接數值模擬”512cpu3.5空間天氣、天文

NSF－冠狀物質拋射（coronalmassejections）及其對地球電磁場的影響，包括磁場的重結（magneticreconnection）和地磁場次暴（geo-magneticsub-storms）的模擬；超新星物理、伽瑪射線爆發(fā)、雙黑洞系統(tǒng)和中子星之間的碰撞；銀河系的形成與演化；早期宇宙結構的演化；分子云（molecularclouds）和前恒星核（pre-stellarcores）的形成；歐盟－天體物理學，包括從天體的形成，到整個宇宙的起源和演化問題；日本－天體物理馮學尚空間中心

“太陽風暴傳播”512cpu 王赤等空間中心”地球磁層空間天氣模擬”數十個cpu