面向21世纪的高性能计算技术

本文阐述了高性能计算技术的重要性,列举了高性能计算技术正在应用和即将应用的领域,并举三个具体的应用例子说明对高性能计算的需求和高性能计算机怕起的作用;对高性能计算系统的现状和展望作了一些介绍,包括高性能计算机的体系结构,实现技术,ＭＰＰ系统存在的问题以及性能进一步提高后对系统软件和算法带来的挑战,产指出为了节省经费,某些需要超高性能的计算机的问题可由专用计算机来解决以及网络计算是高性能计算系统的发     

城市的地学环境工程学

城市是对地学环境很大的污染源，也是地学环境最大的受害者。城市抗灾能力是比较脆弱的，而灾难造成的后果往往涉及面广、后果严重，在开创地学环境学时要注意城市特别是特大城市的地学环境的研究、管理和保护。     

计算结晶学:铝-尖晶石晶体结构与生长形态

现代计算技术向科学技术研究各个领域渗透,形成了诸多新兴交叉学科.在对结晶学发展历史和需要解决的基本科学问题作了分析之后,基于理论研究、晶体制备实验与数学建模计算三者必须紧密结合、互为依托的认识,提出了计算结晶学的构想,并以复杂氧化物晶体体系:铝-尖晶石晶体为例,通过选取晶体的基本结构单元,确定晶体结构的数学表达,进行生长基元稳定能计算并给出晶体的有利生长基元,描述晶体生长形态的形成过程等,阐述了计算结晶学的基本思想与研究方法.所得到的结论与水热法制备铝-尖晶石晶粒的实验结果一致.     

计算结晶学: 铝-尖晶石晶体结构与生长形态

现代计算技术向科学技术研究各个领域渗透, 形成了诸多新兴交叉学科. 在对结晶学发展历史和需要解决的基本科学问题作了分析之后, 基于理论研究、晶体制备实验与数学建模计算三者必须紧密结合、互为依托的认识, 提出了计算结晶学的构想, 并以复杂氧化物晶体体系: 铝-尖晶石晶体为例, 通过选取晶体的基本结构单元, 确定晶体结构的数学表达, 进行生长基元稳定能计算并给出晶体的有利生长基元, 描述晶体生长形态的形成过程等, 阐述了计算结晶学的基本思想与研究方法. 所得到的结论与水热法制备铝-尖晶石晶粒的实验结果一致.     

数据驱动储能电池新材料的筛选和设计

数据驱动新材料产业发展是第四研究范式促进材料创新,加快材料应用的多学科多领域交叉融合的技术热点.机器学习(machine learning, ML)作为一种重要的数据驱动方法,其结合第一性原理计算在材料科学、化学、物理学和计算机等跨学科领域展现出巨大的优势,为储能电池新材料的快速发展带来了新的机遇.为帮助研究人员了解这一新兴领域,本文系统地详述了高通量计算筛选和ML在储能电池材料研究中的最新进展,概括和总结了目前国内外应用较为广泛的在线材料数据库,举例介绍了新数据库的多层次构建,分析了目前数据采集方面的一些难点.论文进一步介绍了ML方法在高通量计算筛选、材料性质预测、材料结构与电化学性能构效关系研究和材料设计方面的应用实例,最后分析讨论了当前ML在储能电池领域面临的一些挑战,并展望了该领域的前沿研究.     

面向分布式存储系统结构的OpenMP编译系统

OpenMP是目前面向共享存储系统结构的工业标准.与面向分布式存储系统结构的消息传递标准MPI相比,OpenMP规范具有易编程和支持增量并行等优点.如何有效地将OpenMP扩展到分布式存储系统结构且具有高性能是一直关注的热点.文中介绍一个面向分布式存储系统结构的OpenMP编译系统——KLCoMP.基于"部分数组共享"存储模型,为该编译器研发了基于过程间分析的共享数组识别算法、基于生产者/消费者关系的优化技术和针对非线性引用的通信生成技术.实验采用9个标准测试用例并覆盖计算流体力学、整数排序、分子动力学、地震模拟和计算化学等多个领域.通过与MPI版本进行对比表明KLCoMP版本具有与其相当的可扩展性.另外通过与国际同类编译器Omni+SCASH、LLCoMP和OpenMP(Purdue)翻译后程序进行性能对比表明,KLCoMP版本特别是对于非规则应用能够获得更高的效率.     

论江河治理的地学基础——以长江中游为例

阐述了江河治理应充分遵从河流地学属性的观点, 从江河治理角度探讨了河流地学属性的定义与内涵. 从长江中游洪水蓄泄环境、洞庭盆地现代沉积特性、江汉盆地河湖地貌演变、中游河道分流特性及演变、荆江河道地质地貌特点等 5 个方面, 阐述了长江中游治理的地学基础. 基于长江中游的地学属性分析, 提出了对长江中游治理的几点认识: 结合退田还湖有计划地施行洞庭湖盆内“湖垸互换”; 利用荆江北岸古河道开辟中游分洪河道; 适度恢复江汉盆地对中游洪水的调蓄作用; 荆江河道的治理应置于长江中游地学环境的大背景下进行思考与规划.     

可逆计算原理与实验进展

计算能耗高和散热问题使传统计算芯片的集成度和运算能力的提升遇到瓶颈.大规模量子计算探索的关键是比特的相干叠加性和可逆性.因此,可逆计算既作为一种可能从根本上解决计算耗能高和散热问题的方案,又作为一种兼容量子计算的方案,近年来在理论上和实验上得到了深入的研究.本文介绍了可逆计算的基本原理,总结了目前基于微机械、传统微电子和超导领域的可逆计算实验研究进展,分析了超导器件实现可逆计算的独特优势,并着重对其中两种器件的工作原理进行了论述.     

计算结晶学:铝-尖晶石体结构与生长形态

现代计算技术向科学技术研究各个领域渗透,形成了诸多新兴交叉学科,在对结晶学发展历史和需要解决的基本科学问题作了分析之后,基于理论研究、晶体制备实验与数学建模计算三者必须紧密结合、互为依托的认识,提出了计算结晶学的构想,并以复杂氧化物晶体体系;铝-尖晶石晶体为例,通过选取晶体的基本结构单元,确定晶体结构的数学表达、进行生长基元稳定能计算并给出晶体的有利生长基元,描述晶体生长形态成过程等,阐述了计算结晶学的基体思想与研究方法,所得到的结论与水热法制备铝-尖晶石晶粒的实验结果一致.     

CROWN:面向服务的网格中间件系统与信任管理

针对大量网格资源的分布、自治等特点，给出了基于SOA的服务网格体系结构，提出了基于层叠网的分布式网格资源组织与管理机制、访问控制策略的自动协商、信任管理和信任协商机制，并研制了中间件系统CROWN；通过部署CROWN中间件系统建立了广域试验环境并部署了中尺度天气系统降水预报、海量多媒体数据处理平台、血液流动温度场显示、科学数据网格以及数字巡天图检索等多个网格应用，应用经验表明，该中间件系统能够支撑以计算密集型、数据密集型和海量信息分析与处理为特征的典型应用．