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藍色基因超級計算機為地球點燃恒星之火

時間:2017-01-25 瀏覽次數: 編輯:9upk

在上一期《解讀地球上最強超級計算機的運行項目》一文中,為大家介紹了部署于橡樹嶺國家實驗室的Cray美洲豹超級計算機和洛斯阿拉莫斯國家實驗室的IBM走鵑超級計算機。而今天我們先要為大家帶來的是勞倫斯利佛摩爾國家實驗室(LLNL)的藍色基因L超級計算機(Blue Gene L),同樣隸屬于美國能源部。

  Blue Gene/L超級計算機

藍色基因L
部署于勞倫斯利佛摩爾國家實驗室的IBM藍色基因L

  Blue Gene/L基于IBM PowerPC440,主頻700MHz,內核數為212992個,理論運算峰值速度596378GFLOPS,實測運算速度478200GFLOPS。(2007年11月TOP500運算速度排名世界第1,在最新榜單中位列第8)

  勞倫斯利佛摩爾國家實驗室

LLNL
勞倫斯利佛摩爾國家實驗室

  勞倫斯利佛摩爾國家實驗室與洛斯阿拉莫斯國家實驗室頗有淵源。(1952年,洛斯阿拉莫斯國家實驗室研制的第一顆氫彈試爆成功后,在“氫彈之父”愛德華·特勒的推動下,美國政府成立了勞倫斯利佛摩爾國家實驗室)這兩家實驗室也是至今為止地球上最知名的兩家核實驗室。

  勞倫斯利佛摩爾國家實驗室每年經費預算約16億美元,工作人員超過8000人,包括3500名科學家、工程師以及技術人員。LLNL擁有價值數十億美元的研究設備。其中建有現代化的新炸藥合成實驗室,并配有新型的含能材料合成、分析、測試設備,通過超級計算機可設計預測新炸藥性能、結構以及對其它材料的影響。

  國家點火裝置NIF

國家點火裝置
巨大的點火封閉型裝置

  在上一期介紹洛斯阿拉莫斯國家實驗室的走鵑超級計算機時,我們曾經提到過現在兩家實驗室正在利用自己所能利用的一切資源,準備著一項偉大的實驗(國家點火裝置National Ignition Facility,走鵑和Blue Gene/L超級計算機模擬核聚變實驗中的激光發散的全部過程)。如果實驗成功這也許將是21世紀人類最偉大的發明,也是為全人類做出的最杰出的貢獻。為什么這么說?眾所周知,隨著地球可用資源的逐漸枯竭,各地地貌氣候變化愈發明顯。人類急需尋找可以替代煤炭,石油等常用能源的資源。

  
核聚變激光技術

  前一項科研項目我們上次曾經提到過,是由洛斯阿拉莫斯國家實驗室的走鵑超級計算機與勞倫斯利佛摩爾國家實驗室共同參與的。美國計劃在2010年秋季由勞倫斯利佛摩爾國家實驗室實施核聚變,激光技術的實驗。該項目是近60年最重要的激光技術,在實驗室中取得核聚變能源。規模動力學模擬在三維激光等離子體相互作用的激光散斑。在走鵑超級計算機的協助下,可以實現前所未有的規模,速度和保真度。

  一種新的診斷系統,光柵驅動瞬態光學記錄儀(該裝置被稱為鱷魚),由LLNL科學家和工程師通過Blue Gene/L超級計算機共同開發,能取得一個萬億焦耳的X 射線或可見光圖像。這種診斷工具可以詳細的測量在點火(國家點火裝置實驗)條件下,采取的研究高能量密度物理熱燒傷的條件、天體物理實驗和核武器運作。這將使新的研究,以推進天體物理科學理解,以及核庫存管理。通過超級計算機,該模擬系統在提高了“鱷魚”的精度后,時間分辨率可以超過現有的儀器50倍,可以用形象的事件表現如何創建使用高功率激光器,以及其他高能量密度的物體。

  基于超級計算機的模擬計算結果,由廣大LLNL的數學家,物理學家,化學家和工程師通過近16年的研究設計了以下NIF項目的設備。

工作人員在點火裝置上
工作人員正在封閉型點火裝置上工作

  封閉型核聚變(ICF)裝置是使用外部的熱能來源注入其中,以達到封閉區內的高溫高壓。封閉區中央的目標是一個包含若干核燃料的小球,可能使用氫或氚。高溫激光會使小球表面等離子化,表面也會炸開。其余中心材料受到牛頓第三定律(作用力和反作用力定律)驅使,最終會向中央塌縮。而爆炸波會使塌縮均勻向中央濃縮達到高溫高壓下的極高濃度。只要濃度夠高應該就會發生核聚變 。

 

標簽: 計算機

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