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超级计算机的计算处理存储能力超强 军事应用前景广阔

信息来源: 暂无 发布日期: 2014-12-05 浏览次数:

在11月17日发布的全球超级计算机500强排行榜上,中国天河二号再次名列榜首,这是天河二号超级计算机继2013年6月第一次夺冠以来,连续第四次摘得全球最快超级计算机的桂冠,再一次将人们的目光引向了超级计算机。那什么是超级计算机?

超级计算机的特点——大容量和高速度

  超级计算机也称巨型计算机,是指具有超强计算、存储和处理能力的超大型计算机系统。一台超级计算机配置有成千上万个不同类型的处理器,还有大存储量的内存、众多的外围设备以及功能强大的操作系统和多种其他配套软件。相对于一般的计算机,超级计算机最主要的特点是大容量和高速度。
  超级计算机的存储容量惊人。其存储量究竟有多大?以天河二号来说,它的存储总容量相当于600亿册图书(每册10万字),600亿册是什么概念?国家图书馆的藏书量不到2500万册,以2500万册算的话,天河二号的存储量相当于2400个国图!那么,天河二号的运算能力有多强?还是打比方:中国13亿人一起用计算器每秒运算一次,运算1千年才能完成的运算量,天河二号只需运算一小时就能完成!
  如此大的存储容量和难以想象的计算速度,决定了超级计算机可在给定时间内,提供最大容量和最强能力的计算,所以它无可争议地成为国家科研的重要基础工具,在诸多商业和民用领域发挥着重要作用。超级计算机在军事上有哪些用途?

超级计算机的军事用途

  如同在科学、商业和民用领域一样,超级计算机在军事上的用途也很广,以下四个方面的具体应用就能充分加以体现。

美国超级计算机美洲豹

1武器装备设计和制造

  现代武器装备特别是大型或高科技武器装备,在设计制造过程中都离不开超级计算机。例如,坦克和装甲车辆等陆地战车,在研制阶段必须进行颠簸、碰撞和抗打击性能试验,用传统方法需要进行上百次实车实验,花费几十个月时间,而用超级计算机模拟的方式,几次实验采集到足够数据后,二个月就能完成设计。
  战机和舰艇在设计制造时要进行复杂空气力学和流体力学的分析和试验,需要搜集众多数据,进行大量运算、模拟仿真和优化处理,这些远非普通计算机所能,却正是超级计算机的特长。再如弹道导弹在飞行过程中实施变轨、锁定目标等技术都离不开超级计算机对弹道的精确计算和模拟。
  鉴于超级计算机对武器装备研发的重要性,早在2007年,美国国防部就通过为期8年的“高性能计算现代化计划”,投资20亿美元研制超级计算机,用于武器装备的流体力学、空气力学以及空间和海洋环境特性的建模和仿真。

2情报获取和分析

  当今通信加密技术日益先进,许多密码只有借助超级计算机才能在最短的时间内找到密钥破解。另外,如今的信息大爆炸时代,信息种类繁杂、数量巨大,以美军的估计,现在一天仅来自各种侦察卫星上的数据,上百位专业情报人员用人工连续奋战一年也分析不完,时效性更是无从谈起,因此必须依赖超级计算机,依照数据处理流程建模,才能及时获取有价值的重要情报。美国登上500强排行榜上的多部超级计算机,就是为其国家安全局下属的情报部门所掌管或使用。

3战争设计和战争模拟

  为了更好地掌控战争的局势,取得战争的最后胜利,达到期望的战争目的,在科技高度发达的今天,往往需要主动和有意识地全面分析、规划和构建未来战争,这就是战争设计。战争模拟,又称为兵棋推演,就是模仿战争环境和预演战争的全过程,对未来战争进行逻辑推演和评估。在信息时代,无论是战争设计还是战争模拟,都要统筹考虑各种因素,以统计学、运筹学、概率论、博弈论等科学方法和虚拟现实、计算机辅助设计、系统工程等技术为基础,用计算机处理和分析各种参数,将兵员以及坦克、战机和军舰等各种武器装备要素量化在计算机环境中,加入预设的成百上千种作战方案,构建出用于设计和模拟战争的模型,形成实用的软件,由此便可编程进行作战推演,预测出战争的结局,分析出武器、战法、兵力等方面存在问题,综合出最优的作战方案。
  在战争设计和模拟中,超级计算机就担当如此大任,因为计算机的能力越强,考虑的各种因素就越多,预设的作战方案就越丰富,建立的模型就越精确,得出结果就越快且越真实。

4核爆炸模拟试验

  核爆炸试验对检验、保持和提高核武器的性能及发展新型核武器非常重要,但它对环境的破坏作用和对人类生存的影响巨大,目前核爆炸试验的替代方式是亚临界核试验,科学家将亚临界核试验得出的数据,与以前多次核爆炸试验中搜集到的数据综合在一起,建模并进行模拟分析,得出来的结果与核爆炸试验的效果基本相同,以此进行模拟核试验。然而,这样庞大的数据计算量必须用具备强大运算能力的超级计算机才能完成。正因为如此,美国能源部专门用于模拟核试验和核武器研究的超级计算机多达5部,包括屡次占据500强排行榜榜首和前几名的美洲豹和走鹊超级计算机,体现了超级计算机在核爆炸试验模拟中的支撑作用。

美国超级计算机走鹃

结束语

  超级计算机在军事上的应用并不局限于上述几个方面,它在军事通信加密、军用新材料开发中也显示出了超乎寻常的优势,而且美国还将其用于非传统武器的研发。然而从目前来看,超级计算机的军用水平总体上滞后于商业和民用领域,主要原因是观念和应用软件研发能力不够,这在中国表现得更甚。为此必须要强化这样的观念:超级计算机的研发不单是为战略牵引和彰显国力的目的,更重要的是为应用需要。只有积极进行应用软件的开发,跟上超级计算机的发展步伐,才能使超级计算机在军事上大有可为,达到IBM相关部门负责人所描述的、在民用领域的那种“无孔不入、无所不能”的诱人前景--“薯片加工也要用到超级计算机,因为需要评估薯片的空气力学特性,让它们在生产过程中不会飞出生产线。”


 

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