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     

高性能地学计算进展

地学计算是用计算机解决复杂的空间问题的艺术和科学.计算科学使用计算机去研究科学问题,高性能地学计算(HPGC)是高性能计算科学到地理科学的应用.它将高性能计算资源应用于各种类型的地理科学数据、信息和模型,来解决地球科学问题.它使用计算科学理念发展了专业学科理论、算法、体系结构、系统、支撑工具和基础设施.高性能地学计算的应用领域主要包括空间数据分析、动态建模、仿真、时空动力学、可视化、虚拟现实、采用非传统数据采集与分析技术的应用.本文介绍了高性能地学计算的发展、基本模式和分类.分析了当前国内外的研究现状,从关键技术等方面,重点阐述了具有代表性地学网格计算应用项目.最后总结了高性能地学计算未来的两大发展趋势.     

基于质谱技术的计算蛋白质组学研究

蛋白质组是继人类基因组计划完成之后又一新兴的生命科学研究对象，蛋白质组学研究细胞或组织内所有表达的蛋白质．生物质谱技术已为蛋白质组学研究产生了大规模的质谱数据；而如何从这些数据中提取和发现有关蛋白质组的重要生物学知识为计算蛋白质组学的研究提出了重大需求，如蛋白质鉴定、翻译后修饰、定量分析，以及疾病模式的发现等．本文研究了如何应用计算技术来解决蛋白质组学研究中质谱信息处理的这几个关键问题．     

虚拟计算环境中的嵌入式DHT覆盖网技术

随着计算技术与网络技术的飞速发展,人们提出在互联网之上构建和谐、可信、透明的虚拟计算环境.通过覆盖网动态组织互联网资源是在虚拟计算环境中实现资源有效共享的重要途径.基于DHT的覆盖网技术具有可扩展、延迟低、可靠性高等优点,然而,虚拟计算环境中现有的DHT覆盖网无法满足互联网应用的"可信"需求.针对该问题,文中提出一种虚拟计算环境中的嵌入式DHT技术TrustedSKY,支持上层应用在覆盖网中选择可信节点形成"可信子组"(trustedsubgroup)结构,进而在组中实现安全可信的DHT路由.     

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.     

微重力环境下的不对称内角流动研究

研究了用解析计算方法分析液体在线段和圆弧构成的不对称内角的流动.提出了等效内角的概念,把复杂的不对称内角模型转化为对称内角模型,并建立内角流动控制方程,对内角流动过程进行了计算.通过利用该方法,对带有外侧导流板的板式表面张力贮箱内的内角流动过程进行了分析.本文的工作将对板式表面张力贮箱的设计提供有益的参考.     

国际量子计算战略布局比较分析

本文首先定性调研了美国、欧盟、英国、日本等主要国家和地区的量子计算相关战略与路线图,比较分析了各国/地区的代表性战略与路线图目标,以及获资项目的研发重点等。接着,总结各国/地区针对量子计算发展的政策措施特点,如:成立新机构以高度统筹研发活动与管理协调工作;建立研究中心并强调跨学科研究与长期基础研究支持;制定路线图目标与时限,持续监测进展并评估成效;培养面向未来的专业量子从业人员;推进国际合作,并重视国家安全维护等。最后,从制定国家量子计算技术战略、成立新机构以统筹管理和开展评估、培养跨学科的量子计算技术人才等多方面,为我国量子计算发展提出启示建议。     

中国科学:信息科学(月刊)

正定位:发表信息领域最高学术水平的中文文章,包括计算机科学与技术、控制科学与控制工程、通信与信息系统、电子科学与技术、生物信息学等领域的理论、工程技术和应用研究方面的原创性成果,推动信息科学技术发展,搭建理论与技术应用的桥梁,促进与各学科、各行业的交叉融合.月刊,每月20日出版。栏目:评述、论文、快报、学术介绍。     

理想气体非定常有摩擦有传热一维流动的显式波动解析解

对理想气体在有摩擦有传热时的非定常一维流动给出了一些代数显式解析解, 其中包括1族带行波的解、3族带驻波的解及1个带驻波的解. 前4族解中均含有任意函数, 所以实际上包括了无限多个解析解. 这些波动解除有其重要的理论意义, 并且可以指导一些新型设备的研制外, 还能作为标准解促进计算流动流体力学的发展, 例如用以检验数值解的准确度、收敛性等及帮助发展各种数值计算的技巧, 如差分格式与网格生成等.     

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．     

日本2004年科技发展展望

日本近年来一直坚持科技立国战略,2 0 0 3年日本在多个科学研究领域取得了不少成果。进入2 0 0 4年,日本将继续在信息技术、纳米技术、生物技术等领域开展进一步的科研活动。在信息技术领域,日本的网络计算技术发展令人瞩目。日立制作所为冈崎国立共同研究机构研制的超高速计算机运算网系统,由一个超级计算机系统连接4 0 9台服务器组成,运算速度最快可达每秒10万亿次。这一系统预定于2 0 0 4年3月开始运作。大容量、超高速传输信息的第四代手机在2 0 0 4年将正式登场。网络家电2 0 0 4年也将进入普及阶段。日本为了在纳米技术方面保持世界领…     

分布处理技术的现状和展望

随着网络技术的发展,分布处理技术也越来越受到重视,本文首先综述了分布计算技术的发展现状,分析比较了它们的技术特征,在结合分析应用新需求的基础上,对即将跨入２１世纪的分布对象技术作了展望。     

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.     

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.     

电磁加热技术在石化能源中的应用进展

电磁加热是一项极具创新性的技术,它操作简单、加热迅速、环境友好,在石化能源的开采与使用中拥有广阔的应用前景。本文从实验室研究与现场使用角度介绍了电磁加热技术在石化能源中的应用现状,主要包括稠油开采及运输、油页岩热解、煤的热解与脱硫等方面,并对催化剂在以上方面的应用前景展开了分析。针对电磁加热技术应用在石化能源领域中存在的问题,本文提出了未来可能的研究方向。     

基于半导体量子点的单光子源:原理、实现和前景

确定性和高度不可分辨的单光子源是实现线性光学量子计算和固态量子网络的重要前提条件.半导体自组装量子点,具有良好的稳定性,易于集成于高品质因子的纳米微腔中,可获得超高亮度的单光子源.同时量子点可以作为光子—自旋比特的接口,可扩展的量子网络的结点.近年来共振激发技术的发展以及微腔加工技术的进步大大地提高了半导体量子点单光子源的品质,而成熟的半导体技术为这种单光子源的实用化奠定了基础.本文首先介绍单光子源的产生原理、性质以及在量子信息量子计算等领域的应用,然后介绍基于半导体量子点单光子源的技术发展和微腔量子点的进展.最后,讨论量子点单光子源未来的发展趋势.     

曝气池中气液两相流粒子图像测速技术

在粒子图像测速原理的基础上研究了基于快速傅立叶变换的粒子图像测速算法，并编制算法程序进行验证。通过试验研究了气液两相流在曝气池试验装置中的流动情况，应用粒子图像测速技术对装置中3种状态下气液两相流的运动参量进行测量，获得了各种流体运动参数，并应用粒子图像测速程序进行计算分析。试验结果表明当气液两相流处于状态3时，气泡在装置中具有最长的停留时间和较大的速度紊动强度，氧转移速率和效率大大提高，这为曝气池选型提供了依据。     

基于纳米粒子的超声速流动成像

由于超声速流动受到可压缩性、激波、不稳定性以及湍流等因素的影响, 现有流动显示与成像技术在流场结构的高时空分辨率和高信噪比测量中存在一定的问题. 为此, 本文提出了基于纳米粒子的平面激光散射技术（NPLS）, 该技术以纳米粒子作为示踪粒子, 以脉冲平面激光作为光源, 通过CCD记录流场中的粒子图像实现超声速流动的高分辨率成像. 根据多相流体动力学理论和斜激波校准实验研究了纳米粒子在超声速流动中的跟随性问题. 根据光散射理论深入分析了影响纳米粒子散射光强的各种因素. 理论和实验研究结果表明, 纳米粒子的动力学行为和光散射特性大大提高了NPLS技术的时空分辨率和信噪比, 能够再现激波、膨胀波、马赫盘、边界层、滑移线和混合层共存的精细流场结构.     

基于环形DNA分子的一种求解最大集团的计算模型

文中提出了一种基于环形DNA分子的新型计算模型.该模型的核心构成包括环形DNA分子,链霉亲和素包被的磁珠及环化酶.通过应用该模型解决了一个5个顶点的最大团问题,证明了该模型的可行性.在整个计算过程中,真解的搜索是借助于磁珠和环化酶,DNA分子结构在线性和环形之间相互转化.环形DNA分子的应用极大地减少了计算所需的时间和空间,算法的时间和空间复杂度均为O(n+m).对于解决一个n个节点的最大团问题,这种算法和枚举型算法相比,在搜索过程中所需试管数较少,只需n+1个试管,而利用枚举型算法则需要2n个试管.另外,文中构建的非枚举型初始解空间大大提高了DNA计算机的存储和计算能力.在将来,这种新型的DNA计算模型或许会成为一种解决某些NP完全问题的有效工具.