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蓝色基因超级计算机为地球点燃恒星之火

时间:2017-01-25 浏览次数: 编辑:9upk

在上一期《解读地球上最强超级计算机的运行项目》一文中,为大家介绍了部署于橡树岭国家实验室的Cray美洲豹超级计算机和洛斯阿拉莫斯国家实验室的IBM走鹃超级计算机。而今天我们先要为大家带来的是劳伦斯利佛摩尔国家实验室(LLNL)的蓝色基因L超级计算机(Blue Gene L),同样隶属于美国能源部。

  Blue Gene/L超级计算机

蓝色基因L
部署于劳伦斯利佛摩尔国家实验室的IBM蓝色基因L

  Blue Gene/L基于IBM PowerPC440,主频700MHz,内核数为212992个,理论运算峰值速度596378GFLOPS,实测运算速度478200GFLOPS。(2007年11月TOP500运算速度排名世界第1,在最新榜单中位列第8)

  劳伦斯利佛摩尔国家实验室

LLNL
劳伦斯利佛摩尔国家实验室

  劳伦斯利佛摩尔国家实验室与洛斯阿拉莫斯国家实验室颇有渊源。(1952年,洛斯阿拉莫斯国家实验室研制的第一颗氢弹试爆成功后,在“氢弹之父”爱德华·特勒的推动下,美国政府成立了劳伦斯利佛摩尔国家实验室)这两家实验室也是至今为止地球上最知名的两家核实验室。

  劳伦斯利佛摩尔国家实验室每年经费预算约16亿美元,工作人员超过8000人,包括3500名科学家、工程师以及技术人员。LLNL拥有价值数十亿美元的研究设备。其中建有现代化的新炸药合成实验室,并配有新型的含能材料合成、分析、测试设备,通过超级计算机可设计预测新炸药性能、结构以及对其它材料的影响。

  国家点火装置NIF

国家点火装置
巨大的点火封闭型装置

  在上一期介绍洛斯阿拉莫斯国家实验室的走鹃超级计算机时,我们曾经提到过现在两家实验室正在利用自己所能利用的一切资源,准备着一项伟大的实验(国家点火装置National Ignition Facility,走鹃和Blue Gene/L超级计算机模拟核聚变实验中的激光发散的全部过程)。如果实验成功这也许将是21世纪人类最伟大的发明,也是为全人类做出的最杰出的贡献。为什么这么说?众所周知,随着地球可用资源的逐渐枯竭,各地地貌气候变化愈发明显。人类急需寻找可以替代煤炭,石油等常用能源的资源。

  
核聚变激光技术

  前一项科研项目我们上次曾经提到过,是由洛斯阿拉莫斯国家实验室的走鹃超级计算机与劳伦斯利佛摩尔国家实验室共同参与的。美国计划在2010年秋季由劳伦斯利佛摩尔国家实验室实施核聚变,激光技术的实验。该项目是近60年最重要的激光技术,在实验室中取得核聚变能源。规模动力学模拟在三维激光等离子体相互作用的激光散斑。在走鹃超级计算机的协助下,可以实现前所未有的规模,速度和保真度。

  一种新的诊断系统,光栅驱动瞬态光学记录仪(该装置被称为鳄鱼),由LLNL科学家和工程师通过Blue Gene/L超级计算机共同开发,能取得一个万亿焦耳的X 射线或可见光图像。这种诊断工具可以详细的测量在点火(国家点火装置实验)条件下,采取的研究高能量密度物理热烧伤的条件、天体物理实验和核武器运作。这将使新的研究,以推进天体物理科学理解,以及核库存管理。通过超级计算机,该模拟系统在提高了“鳄鱼”的精度后,时间分辨率可以超过现有的仪器50倍,可以用形象的事件表现如何创建使用高功率激光器,以及其他高能量密度的物体。

  基于超级计算机的模拟计算结果,由广大LLNL的数学家,物理学家,化学家和工程师通过近16年的研究设计了以下NIF项目的设备。

工作人员在点火装置上
工作人员正在封闭型点火装置上工作

  封闭型核聚变(ICF)装置是使用外部的热能来源注入其中,以达到封闭区内的高温高压。封闭区中央的目标是一个包含若干核燃料的小球,可能使用氢或氚。高温激光会使小球表面等离子化,表面也会炸开。其余中心材料受到牛顿第三定律(作用力和反作用力定律)驱使,最终会向中央塌缩。而爆炸波会使塌缩均匀向中央浓缩达到高温高压下的极高浓度。只要浓度够高应该就会发生核聚变 。

 

标签: 计算机

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