走进这个算天、算地、算人的“神奇透明房子”,解锁新质生产力的未来之门

来源:科普中国-前沿科技

2024-07-30 13:26:39

2014年,首届世界互联网大会·乌镇峰会在江南水乡桐乡乌镇开幕,也是这一年,我国手机上网人群首次超过传统PC。

10年时间如水流逝,乌镇的互联网话题却从未终止。从最初的5G,再到大数据、人工智能,直至今日引领风潮的大模型,“枕水乌镇”已然蜕变成为了“云上乌镇”。

现在,这里又解锁了一枚新的科技密钥——超级计算。在2021世界互联网大会上,“乌镇之光”超算中心正式落成。

7月25日,浙江省科协“走进新质生产力”系列科普活动走进了“乌镇之光”超算中心,桐乡市科协组织了现代实验学校的同学,他们带着好奇心和31.7万网友一起感受这个浙江省“最强大脑”的科学魅力。

全省唯一的超算中心有什么奥秘?

去年,随着国家超算乌镇中心顺利通过了国家科技部的严格验收,并正式纳入国家超算中心序列,浙江终于拥有了属于自己的国家超算中心——这是全省唯一的、也是全国第14个这样的超算中心,填补了浙江在这一高科技领域的空白。

当孩子们满怀好奇地走进国家超级计算乌镇中心展厅,仿佛踏入了一个科技与未来的交汇之地。在这里,孩子们深入了解了超算中心是如何以芯片为核心,围绕“芯—端—云—算”构建起一条完整且自主的产业链与工业链。从芯片的设计制造到终端产品的开发,再到云端数据处理和服务,每一个环节都凝聚着科研人员的心血与智慧。孩子们通过直观的展示,感受到了科技创新的力量,以及它对现代社会所产生的深远影响。

随后,大家步入了“乌镇之光”超算中心,这里蕴藏着不可思议的计算力量。它的速度有多快?如果全国14亿人共同努力,每人每秒进行1次运算,也要不眠不休连续算上4年,而这些“乌镇之光”仅需1秒就可以完成。

步入超算中心内部,机房内是一排排整齐排列的超级计算机。讲解老师向大家介绍道,“乌镇之光”采用了国际领先的沉浸式相变式液冷技术,通过将元器件浸泡在一种特殊的冷却液体中,确保这些高性能计算机能够在无间断的状态下稳定运行。

那么,这神奇的“乌镇之光”超算中心究竟能够算些什么呢?

讲解老师告诉大家,“简单地说它可以算天、算地、算人。”比如在杭州第19届亚运会期间,浙江省大气环境监测预警预报平台就是借助超算中心强大的算力,实现了预报精度的飞跃——将预报的最小单位空间从原来的16平方公里精确到了1平方公里,预报时长也从7天延长到了15天。不仅如此,超算中心的应用范围还涵盖了人工智能、智慧城市、生命科学等多个前沿领域,为科学研究和社会发展提供了强有力的支持。

我国的超级计算发展有多快?

参观完令人震撼的超算中心后,乌镇超算中心运营经理姜老师给孩子们带来了一堂关于“超级计算”的大师课,为孩子们揭开了超级计算的神秘面纱。

什么是超级计算?姜老师告诉大家,超级计算机(Supercomputer)顾名思义,其实就是一种计算力极强的计算机,它能够执行普通计算机或服务器无法处理的大量资料与任务。而用以衡量超算的关键指标,可不单单只有运算速度,数据存储容量以及系统效率同样至关重要。

现在全球的超算中心主要分布在科技发达的国家和地区,如美国、中国、欧洲及日本等。这些地区拥有雄厚的科研实力和经济基础,能够支撑超算中心的建设和运营。根据世界超级计算机500强排名,目前全球排名第一的超级计算机是由美国橡树岭国家实验室与AMD公司合作研发的“Frontier”。

21世纪以来,我国的计算领域进入快速发展阶段,开始大力投入自主研发,涌现出一批具有自主知识产权的高性能计算技术和产品。

那么,我们为何要如此投入在超级计算的领域?超算究竟可以给我们的生活带来怎样的变化?

超级计算的应用领域十分广泛,它不仅可以在科学研究和工业生产方面发挥重要作用,而且还能为我们的社会服务带来巨大的帮助。如今,“乌镇之光”超算中心已经成为了科研领域的坚强后盾,为包括乌镇实验室、之江实验室、南湖实验室在内的多个重点实验室提供了强大的算力支持,助力科研人员在材料科学、生物医学、天体物理等领域取得重要突破。

姜老师还跟大家分享了高性能计算的发展为汽车设计行业带来的巨大变革。通过高性能计算,汽车设计师和工程师能够以前所未有的速度和精度模拟和分析汽车的每一个部件和整体性能,从而提高设计效率和质量。

此外,在我们熟悉的影视领域,高性能计算也能发挥巨大的作用。如今许多电影都采用了大量虚拟画面,给观众带来前所未有的视觉盛宴。而普通计算机因为计算能力有限,难以应对大规模的数据处理和复杂的渲染需求。比如科幻电影《阿凡达》就通过高性能电脑的强大计算能力,成功塑造了一个充满奇特植物和生物的潘多拉星球——星球上的每一片树叶、每一颗石头都经过精细的渲染,呈现出令人惊叹的视觉效果。

超级计算如何改变我们的生活?

科学研究领域应用

「气候模拟与预测」

利用高性能计算机进行大规模气候模拟,提高气候预测的准确性,为应对全球气候变化提供科学依据。

「生命演化」

通过高性能计算对生物大数据进行深度挖掘,揭示生命现象的奥秘,推动生物医学研究的发展。

「天体物理模拟」

借助高性能计算模拟宇宙天体的运动和演化过程,深化对宇宙奥秘的认识。

工业生产领域应用

「汽车设计与仿真」

运用高性能计算技术对汽车进行精细化设计和碰撞仿真,提高汽车的安全性能和研发效率。

「石油勘探与开发」

通过高性能计算对地质数据进行处理和分析,辅助石油勘探决策,降低开发成本。

「新材料研发」

利用高性能计算模拟新材料的结构和性能,加速新材料的研发周期,推动材料科学的进步。

·社会服务领域应用

「智慧城市构建」

借助高性能计算整合城市运行数据,优化城市管理和服务,提升城市居民的生活质量。

「医疗健康大数据分析」

通过高性能计算对海量医疗健康数据进行挖掘和分析,为疾病预防、诊断和治疗提供有力支持。

「金融风险评估」

运用高性能计算技术对金融市场数据进行实时监测和分析,及时发现潜在风险,保障金融市场的稳定运行。

【“走进新质生产力”系列科普活动】

随着科技日新月异的发展,新质生产力正以前所未有的速度重塑我们的世界。浙江省科学技术协会积极响应时代呼唤,倾力打造“走进新质生产力”系列科普活动,旨在深耕青少年科普教育,依托浙江省独特的“315”科技创新体系与前瞻性的“9+6”未来产业布局,引领公众步入科技前沿,感知科技魅力,提升全民科学素质,共绘创新发展蓝图。

2024浙江省科学技术协会“走进新质生产力”系列科普活动,以丰富多元的场景式、体验式、沉浸式科普形式,搭建起公众与前沿科技之间的桥梁,共同探索合成生物、基因编辑、脑科学与人工智能、氢能储能、空天信息、地空一体、元宇宙、深地深海等八大未来产业的创新脉络。

责任编辑:李娇

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