新兴高性能计算行业应用及发展战略

数据密集型新兴行业应用快速发展,是近年来高性能计算应用日益广泛和深入的主要特征。新兴高性能行业应用,在高性能计算系统技术创新、计算环境创新与应用创新等各个层面,都带来了新的挑战与机遇。文章在系统总结领域应用进展的基础上,概括了新兴行业应用的技术特点与挑战,提出了加大高性能计算系统核心技术创新力度、构建面向新型应用的高性能计算环境、大力推进高性能应用软件研发、大力推进传统应用的新方法开发,以及大力推进大数据人工智能等新领域基准评测工具研发等发展战略建议。     

高性能计算机发展与政策

高性能计算技术和产业逐步发展,不断繁荣,从仅服务于国家战略部门对性能巅峰的需求到兼顾市场驱动、应用推广和产业化推进,中国高性能计算翻越了打破封锁、打破垄断和引领创新的"三座大山",逐步缩小了与国外先进研制水平的差距,并在整机系统设计和关键技术上取得了世界领先的成就。文章分析了超算发展的趋势和曙光机的发展之路,将高性能计算机发展的挑战总结为2点:摩尔定律失效前可持续地构建E级系统,以及后摩尔定律时代超算系统的革命性技术。针对这些挑战,文章进而围绕"面向世界科技前沿,面向国家重大需求,面向国民经济主战场"阐述了关于高性能计算机发展的政策建议。     

子午工程专用高性能计算平台——12万亿次刀片式超级计算机建成

国家重大科技基础设施子午工程专用高性能计算平台——12万亿次刀片式超级计算机建成。该平台是子午工程研究与预报系统的核心硬件设备,可为子午工程运行计划的制定、工程物理与应用预报模式的大规模计算以及空间环境数据的三维可视化提供支撑。     

创新高性能计算技术，提升超级计算应用水平--中国科学院计算机网络信息中心暨中国科学院计算科学应用研究中心

中国科学院计算机网络信息中心（以下简称中心）是中国科学院科研信息化和管理信息化的支撑服务机构、信息化应用技术的研发和示范基地,也是中国国家网格运行管理中心、超级计算创新联盟依托单位。长期以来,中心承担了高性能计算领域一系列国家层面的重大科技任务,为国家和中国科学院的超级计算环境建设与计算科学的应用发展作出了重要贡献。2015年,中心联合中国科学院院属各相关研究所,成立了以推进国内高性能计算应用为主旨的“中国科学院计算科学应用研究中心”,在高性能计算领域研发以及服务社会方面取得了诸多进展。     

美欧材料基因工程技术政策对比及其启示

当前新材料的开发主要依靠传统经验式的试错法,致使材料开发无法跟上工业产品的设计和制造步伐。材料基因工程技术是材料科学与工程研究方法的革命。为加速材料研发和应用的速度,材料科学家近年来将芯片制造、高性能计算、同步辐射等多学科尖端科学技术引入到材料研究,使得采用传统方法需要花费数年时间的工作在极短的时间(如一星期)内即可完成。在此背景下,2011年,美国政府率先启动了加速新材料开发应用、保持全球竞争力的"材料基因组计划";与此同时,欧洲也启动了旨在加速高性能合金研发的"加速冶金"计划。文章对比这两项计划以及我国相关工作的实施情况,提出对我国的借鉴意义。     

科技信息

首个国产高性能芯片"安徽造"填补国产化空白记者从中国电子科技集团公司38所获悉,由该所自主研发的首个国产化高性能芯片"魂芯一号",日前在北京"十一五"国家重大科技成就展上首次精彩亮相,其运算能力达每秒钟300亿次浮点运算或每秒钟80亿次浮点乘法累加运算,性能可与国际市场同类产品相媲美,其成功应用将填补我国高性能芯片国产化的空白。     

高性能计算之源起——科学计算的应用现状及发展思考

现代科学研究和工程技术中,高性能计算应用将建模、算法、软件研制和计算模拟融为一体,已成为高性能计算机实现在重大科学发现的前沿基础科学研究领域应用的必要纽带。文章从高性能计算机的发展趋势、不同科学计算应用对高性能计算机的需求谈起,回顾和剖析了来自中国科学院多个学科的科学家协同通关,发挥学科深度交叉的优势,在"曙光1000"并行计算机上完成了多个应用软件并在天然DNA的整体电子结构理论计算、激光晶体材料(LBO)电子态理论分析及广义本征值并行计算等方面取得了令人瞩目的高水平成果的案例。多年来,中国科学院始终位列我国科学计算应用发展的前沿。在应用水平、计算规模及成果显示度均取得了长足进步的背景下,文章选取了大气科学、生命科学、高能物理、计算化学和材料科学等典型传统科学计算应用,从科学家的视角对它们的现状、领域发展促进及未来趋势作了介绍,以期能引发读者更深入的思考与关注。最后,提出了进一步发展我国科学计算的若干建议。     

高性能计算技术及其应用

简要介绍了当前高性能计算机、并行算法、并行编程环境和高性能计算应用的国际研究现状和发展趋势,阐述了近几年中科院高性能计算环境建设和高性能计算应用的发展情况,最后对我院发展高性能计算技术及应用给出了几点思考。     

网络计算技术及其发展趋势

网格与网格计算从20世纪90年代初开始研究,2000年起在全世界范围内掀起了包括科技界和工业界的研究热潮。文章首先讲述了从网络到网格的发展,接着讨论了网格与网格计算的概念,以及网格计算的关键技术,最后分析了网格计算的发展趋势。     

网格GIS研究

在网格与网格计算等概念以及传统GIS的不足的基础上,提出了基于网格计算的地理信息系统,即网格GIS。文章讨论了网格GIS的体系结构、关键技术,并通过网格GIS与其他GIS的比较论述了网格GIS的优势。     

我国高性能计算科技政策分析——与美国NSCI计划对比

高性能计算技术作为国家战略需求,正日益受到各国的高度重视。美国基于对计算科学发展趋势及新一轮信息技术(IT)革命到来的认识,于2015年颁布了著名的"国家战略计算计划"(NSCI),指明了在未来一段内时间围绕高性能计算技术与产业发展的战略目标、任务、方向及发展路径,同时构建了组织架构、明确了各方面的责任分工,可谓是一份完整的国家战略计划。我国通过《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》、"九五"至"十三五"国家科技发展及科技创新规划、国家高技术研究发展计划("863"计划)、国家重点基础研究发展计划("973"计划)、国家自然科学基金重大研究计划、《国家创新驱动发展战略纲要》、国家"科技创新2030—重大项目"等一系列重大战略规划与政策,有力地支持了高性能计算技术与产业的发展,在国际上取得了骄人的业绩。但相较于美国NSCI计划的前瞻性、科学性及系统性,我们在决策定位、政策配套、政策与现实对接等方面还需要做大量深入、系统、现实的工作。否则,我们将难以走出"追赶—落后—再追赶"的怪圈。     

高能物理实验的数据密集型计算

高能物理一直是信息技术发展的主要推动者之一。现代高能物理产生的海量数据对计算机技术提出巨大的挑战。为了应对这些挑战,国内外高能物理领域的科学家根据数据处理的特点建立新的计算平台用于传输、储存及分析处理PB量级的数据。文章介绍了现代高能物理实验及数据处理的发展,并描述了高能物理的计算模型以及以网格技术为代表的数据密集型计算平台;详细介绍了数据密集型网格平台在LHC实验、BESIII实验中的应用以及中国的数据密集型网格平台。并对云计算等新技术在高能物理领域的应用进行了展望。     

一种新型信息基础设施：高通量低熵算力网（信息高铁）

人类正在进入一个“人机物”三元融合的万物智能互联时代,需要一种新型信息基础设施,即全球规模的高通量低熵算力网,形象地简称为“信息高铁”。文章介绍了信息高铁的愿景,包括基础性需求、关键科学技术问题和系统结构。与互联网、云计算、大数据、物联网等现有网络计算系统相比,信息高铁的目标是原生支持“人机物”三元融合和低熵有序,降低系统无序的负面影响,提升系统通量与应用品质。     

Reaching for the “cloud”: How SMEs can manage

Cloud computing is an emerging new computing paradigm for delivering computing services. The approach relies on a number of existing technologies e.g., the Internet, virtualization and grid computing. However, the provision of this service in a pay-as-you-go way through the popular medium of the Internet renders this computing service approach unique compared with currently available computing service modalities. This article highlights some aspects of this uniqueness and also explores some of the concerns that might be preventing some companies from adopting it. Notwithstanding these concerns, it is argued in this article that cloud computing is likely to prove commercially viable for many small and medium enterprises (SMEs) due to its flexibility and pay-as-you-go cost structure, particularly in the current climate of economic difficulties. A case study of a cloud experience by a British SME is also presented in this study in order to further highlight the perceived values of cloud computing in terms of cost and efficiency for real small enterprises.     

Cloud computing for education: A new dawn?

Educational establishments continue to seek opportunities to rationalize the way they manage their resources. The economic crisis that befell the world following the near collapse of the global financial system and the subsequent bailouts of local banks with billions of tax payers’ money will continue to affect educational establishments that are likely to discover that governments will have less money than before to invest in them. It is argued in this article that cloud computing is likely to be one of those opportunities sought by the cash-strapped educational establishments in these difficult times and could prove to be of immense benefit (and empowering in some situations) to them due to its flexibility and pay-as-you-go cost structure. Cloud computing is an emerging new computing paradigm for delivering computing services. This computing approach relies on a number of existing technologies, e.g., the Internet, virtualization, grid computing, Web services, etc. The provision of this service in a pay-as-you-go way through (largely) the popular medium of the Internet gives this service a new distinctiveness. In this article, some aspects of this distinctiveness will be highlighted and some light will be shed on the current concerns that might be preventing some organizations from adopting it.     

The usage and adoption of cloud computing by small and medium businesses

Cloud computing has become the buzzword in the industry today. Though, it is not an entirely new concept but in today's digital age, it has become ubiquitous due to the proliferation of Internet, broadband, mobile devices, better bandwidth and mobility requirements for end-users (be it consumers, SMEs or enterprises). In this paper, the focus is on the perceived inclination of micro and small businesses (SMEs or SMBs) toward cloud computing and the benefits reaped by them. This paper presents five factors influencing the cloud usage by this business community, whose needs and business requirements are very different from large enterprises. Firstly, ease of use and convenience is the biggest favorable factor followed by security and privacy and then comes the cost reduction. The fourth factor reliability is ignored as SMEs do not consider cloud as reliable. Lastly but not the least, SMEs do not want to use cloud for sharing and collaboration and prefer their old conventional methods for sharing and collaborating with their stakeholders.