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            让超算与海洋科研深度融合

            2018年10月24日07:56  来源人民网-人民日报
             
            原标题让超算与海洋科研深度融合

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            海洋试点国家实验室举办超算圆桌论?#22330;?/p>

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            海洋试点国家实验室高性能科学计算与系统仿真平台展厅

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            海洋试点国家实验室高性能科学计算与系 统仿真平台工作人员正在进行测算

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            海洋试点国家实验室高性能科学计算与系统仿真平台工作人员正在进行测算

            10月18日至20日由中国计算机学会主办中国计算机学会高性能计算专业委员会青岛海洋科学与?#38469;?#35797;点国家实验室以?#24405;?#31216;海洋试点国家实验室?#20445;?#20013;国海洋大学国家超级计算济南?#34892;?#20849;同承办北京并行科技股份有限公司协办的第十四届全国高性能计算学术年会在青岛国际会展?#34892;?#20030;行

            年会以HPC+一切皆可计算?#20445;HPC指高性能计算为主题秉承超算驱动协同创新合作共赢引领未来的宗旨促进人工智能大数据超算的协同创新迎接当今产业发展新机遇海洋试点国家实验室邀请了多位专家分别围绕超算与智慧未来透明海洋深蓝大脑互联网络国产E级穿越时空海洋量子7个版块深入?#25945;郑?#23601;促进信息化与海洋科研领域深度融合方面的最前沿科研成果充分交流

            超算与智慧未来

            中国科学院院士海洋试点国家实验室主任委员会主任 吴立新

            海洋试点国家实验室超算平台主任中国海洋大学信息科学与工程学院院长 魏志强

            互联网人工智能大数据与实体经济的深度融合是大势所趋也是山东这样一个制造大省和海洋大省在新旧动能转?#29615;?#38754;的重要组成部分对未来社会发展具有重要的战略意义

            围绕国家在人工智能大数据智能制造等领域的布局各个城?#33455;?#20174;?#38469;?#30740;发产?#23548;?#32858;国际合作等多个方面积极规划山东省立足实体经济优势围绕未来海洋城市乡村家庭企业健康等领域需求发展人工智能?#38469;?#25171;造特色鲜明智能领先引领未来的互联网实体经济建设智慧未来世界大会智慧未来研究院和智慧未来产?#23548;?#32676;

            智慧未来世界大会将逐步形成具有品牌影响力规模化制度化?#24535;?#24615;的国际产学研大会全力打造人工智能互联网和大数据领域的高端交流平台

            智慧未来研究院旨在打造立足国产?#28798;际?#30340;大数据网络智能软件安全服务的?#38469;?#30740;究?#34892;模?#30596;准智慧未来前沿?#38469;?#32452;建国?#23460;?#27969;科研?#28216;?#31435;足智能理论研究开展国产智能芯片研发推动智能终端设备产业化发展

            智慧未来产?#23548;?#32676;将围绕国民经济主战场立足山东优势和?#23601;?#29305;色依托山东省优势科研机构群家电电子优势企业群制造优势企业群和驻鲁央企优势企业?#28023;?#22312;未来海洋未来城市等六大领域打造智慧未来产业研发?#34892;模?#26500;建特色鲜明集聚效益突出影响力重大的未来产?#23548;海?#20849;同打造智慧未来共同体

            在未来社会一切皆计算一切?#28798;?#24935;以未来世界大会影响全球以未来研究院汇聚智力以未来产?#23548;?#32676;驱动新旧动能转换将有力推动山东人工智能产业实现快速高质量发展并将惠及城市乡村家庭交通制造及医?#39057;?#26041;方面面

            超算与透明海洋

            中国海洋大学教授 张绍晴

            海洋试点国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室副主任中国海洋大学教授 ?#40065;?#26198;

            透明海洋大科学计划旨在建立海洋立体观测系统获取海洋环境综合信息建立预测系统掌握海洋环境变化实现目标海域看得清查得明报得准该计划针对特定海区实时或准实时获取和评估不同空间尺度的海洋环境信息研?#31185;?#22810;尺度变化及气候资源效应机理并?#28304;?#20026;基础预测未来特定一段时间内海洋环?#22330;?#27668;候及资源的时空变化在信息化时代透明海洋将与大数据互联网+人工智能2.0等国家和区域重大战略深度融合并肩助力超算?#34892;?#24314;设提升我国在海洋环境观测预测方面的科研能力

            透明海洋大科学计划已经取得了一系列丰硕成果在该项目支撑下海洋试点国家实验室凭借其自有的全球海洋领域最快超级计算机联合美国国家大气研究?#34892;ġ?#32654;国地球流体动力学实验室?#20998;?#20013;期天气预报?#34892;?#21644;澳大利亚联邦科学与工业研究组织等世界领先海洋机构以10公里的精度计算了未来500年全球海洋气候演化过程向全世界提出了中国方案发出了中国声音海洋试点国家实验室率先以3公里超高精度实?#33267;?#23545;我国海上丝绸之路的两洋一海区域未来15天的海况与大气每日常态化预报这为远洋?#30342;?#21644;渔业捕捞提供?#21496;?#20934;的信息支持?#21592;?#38556;海洋战场环境意义十分重大

            在近海生态环境保护方面依托透明海洋大科学计划能够更为?#34892;?#22320;开展海洋生态环境演变海洋资源可?#20013;?#21033;用重大生态灾害模拟等研究更加精细化地预报浒苔赤潮等生物灾害以及台风干旱等自然灾害在海洋生物资源方面?#27835;?#37325;构水产大数据构建海洋牧场生态评价系统和渔业捕捞服务系统也为海水养?#36710;?#26234;能预警精准调控智慧管控提供帮助和指导

            超算与深蓝大脑

            海洋试点国家实验室超算平台主任中国海洋大学信息科学与工程学院院长 魏志强

            海洋试点国家实验室超算平台副主任 贾东宁

            随着大数据的汇集理论算法的革新?#22270;?#31639;能力的跨越式提升人工智能?#38469;?#36827;入了飞速发展时期不仅为科学?#38469;?#30740;究创造了新的可能性也成为经济社会发展的新引擎在各个领域开始发挥它的神奇威力

            从机器视觉语音识别人脸识别等基础性应用?#38469;?#21040;人机博弈语音交互机器翻译等专业应用?#38469;?#20877;到无人驾驶智能制造智慧医疗智慧农业智能交通智能家居等综合应用?#38469;?#20154;工智能渗透到生活的各个角落将彻底改变我们的工作和生活方式

            随着脑科学和人工智能?#38469;?#30340;进一步发展以类?#28798;?#33021;为代表的新一代人工智能?#38469;?#36880;渐绽放光芒它更侧重于以超级计算机?#38469;?#21033;用神经形态计算来模拟脑功能通过将人脑的内部机理融入机器系统提高机器的认知学习和控制能力进而产生更深度的交叉与合作成为人工智能开发研究的新平台

            海洋试点国家实验室基于自身计算能力和数据优势将人工智能?#38469;?#19982;海洋科学研究工作深度融合全力打造深蓝大脑?#20445;?#20197;海洋各领域为研究对象以人工智能为?#38469;?#26680;心全方位汇集海洋感知数据和领域信息通过在海量数据信息中归纳和演绎海洋数据模型将传统的海洋知识从被动发现变为主动发现实?#33267;?#20174;传统的专家经验建模到机器学习的转变未来的深蓝大脑将面向浩瀚海洋实现从机器智能向类?#28798;?#33021;的转化实现从机器学习到深度学习再到?#28798;?#23398;习的跨越从而在信息处理机制上类脑认知行为和智能水平上类人使机器拥有人类认知能力及协同机制实现对未来透明海洋系统的智能自驱动自发现和自演进这是深蓝大脑进化的必由之路也是海洋科学?#38469;?#21457;展的重要途径

            超算与互联网络

            齐鲁工业大学山东省科学?#28023;?#20826;委书记 王英龙

            国家超级计算济南?#34892;?#21103;主任 ?#21496;?#23665;

            超算互联网是现代科研高效集约化利用计算资源的产物然而超算?#34892;?#22240;功耗?#20581;?#21644;设计复杂性等原因在垂直方向上升级越来越困难而现有基于互联网教育科研网等高延迟低带宽传输效?#23454;?#32593;络也越来越不能满足用户日益增长的高效计算资源供给需求所?#21592;?#39035;利用高速低延迟高带宽利用?#23454;?#19987;用网络联通各个超算?#34892;模?#30001;此产生了超算互联网和国家分布式超算?#34892;?#30340;必然需要

            海洋研究需要对巨大的数据量众多的数据源以及异类的数据集调查观测计算并对海洋大数据进行快速交互与?#27835;?#22788;理基于超算互联网?#38469;?#31034;范系统我们已把国家超算济南?#34892;ġ?#26080;锡?#34892;ġ?#28023;洋试点国家实验室超算?#34892;?#20114;联互通组建成为超算大科学装置?#28023;?#20854;?#24247;?#23601;是为了服务于全球海洋系统模拟器的建设

            2017年11月海洋试点国家实验室已与国家超级计算无锡?#34892;ġ?#22269;家超级计算济南?#34892;?#31614;署共建战略协议通过构建国际超算大科学网络基础设施?#34892;?#25972;合区域和全球超算?#34892;?#26381;务能力共同服务于国际超大规模协同计算任务

            同时海洋试点国家实验室与中国电信中国教育网签署合作协议共建交互性强覆盖面广反馈迅速资源丰富的超算互联基础设施打造国际海洋领域的超级大脑

            通过超算大科学装置群超算互联网建设实现高效计算与数据资源供给加强超算生态建设全力打造超级计算和人工智能生态圈

            超算互联网作为打造海洋深蓝大脑的动脉网对实施透明海洋深海极地蓝色生命等大科学计划以及实施?#24179;?#20581;康中国战略意义重大?#28304;?#36827;国内外科技合作提升我国的科技竞争力具有重要的支撑作用

            超算与国产E级

            中国科学院计算所研究员中国计算机协会高性能计算专委会秘书长 张云泉

            国家超级计算济南?#34892;?#20027;任 杨美红

            E级超算是指每秒可进行百亿亿次数学运算的超级计算机被全世界公认为超级计算机界的下一顶?#20351;ڡ?#30446;前中国美国日本和欧?#21496;?#25552;出研制百亿亿次计算机计划人类将进入E量级计算时代

            我国超算历经高性能计算机及核心软件高效能计算机与网格服务环?#22330;?#39640;效能计算机及应用服务环?#22330;?#39640;性能计算4个五年计划超级计算机研制应用研发环境建设等方面都取得重大进展中国在超算应用领域的发展让人惊叹在高性能计算?#38469;?#29305;别是应用领域的发展势头非常强劲

            在国家重点研发计划支持下国家并行计算机工程?#38469;?#30740;究?#34892;牧?#21512;国家超级计算济南?#34892;?#31561;团队经过两年多的关键?#38469;?#25915;关和突破研制成功神威E级原型系统并在国家超级计算济南?#34892;?#23436;成部署并?#24230;?#20351;用但E级计算生态建设之路才刚?#25484;?#27493;透明海洋蓝色生命深蓝大脑等大科学问题为海洋E级计算生态建设提供支点要地和主战场

            当前的E级超算研发与建设主要面临3个挑战一?#20999;?#35201;研究如何降低功?#27169;?#23454;现绿色计算E级超级计算机需要将功?#30446;?#21046;在30兆瓦左右目前已经不能单纯依靠更换线圈来实现二是必须增强元器件的可靠性保障长期健康高效运转E级超级计算机可能有上亿个部件同时运行任何一个部件出?#27835;?#39064;都可能导致E级超算停机三?#20999;?#35201;提高可扩展能力

            随着我国超级计算机?#38469;?#30340;发展超算的应用领域正逐渐拓宽从国家安全气候气象预报深空/深海/深地探测等国家战略领域到互联网云计算大数据人工智能基因测序金融计算先进制造智慧海洋等领域成为促进基础科学研究和重大?#38469;?#25915;关的重要手段

            超算与穿越时空

            中国科学院院士中国科学院地球环境研究所研究员 安芷生

            中国科学院院士海洋试点国家实验室主任委员会主任 吴立新

            中国海洋大学博士后 顾思凡

            用地球气候模式模拟并与?#29260;?#20505;观测资料相结合对理解气候变化验证现代气候模式以及预测未来地球气候变化至关重要例如从末次盛冰期约21000年前到工业革命前大气二氧化碳含量增加了50%全球平均增暖3至5摄氏度海平面升高近120?#20303;?#36825;些气候变化的巨大信号为验证当代气候模式和理解气候变迁提供了一个绝佳的研究对象

            气候模拟的发展很大程度上依赖于计算资源过去由于计算资源?#21335;?#21046;气候模式通常只能对?#29260;?#20505;做短期的切片模拟或非同期耦合试验无法研究深海环流的缓慢变化以及与未来气候变化密切相关的气候突变

            近几年国际上?#29260;?#20505;模拟又有了新的发展例如为了能进一步模拟与?#29260;?#20505;代用资料直接比?#31995;?#22320;球同位素美国俄亥俄州立大学和美国大气科学?#34892;?#31561;单位合作在气候模式上成功加入了多种同位素模块并推出?#22235;?#25311;过去21000年来全球同位素与气候协同演变的实验同时德国科学界也推出了一个全国性的?#29260;?#20505;模拟计划对最近10万年来的整个地球系统冰期间冰期大旋回进行超长期模拟

            我国超算近年?#29615;?#29467;进的发展为超长期?#29260;?#20505;模拟提供了必要条件今年海洋试点国家实验室及其超算?#34892;?#19982;多院校单位进行交叉学科合作计划用包含同位素模块较高分辨?#23454;?#22320;球系统模式对过去25000年的全球同位素及气候的演变进行穿越地球时空的第一次超长期模拟实验为我国超长期气候模拟打?#24405;?#23454;基础

            预计2020年建成的E级超算?#34892;模?#23558;使我国超长期气候模拟?#26087;?#26032;台阶使我国超长期模拟向超高分辨率全耦合地球系统模式方向发展助力我国地球气候系统模拟达到国际领先地位

            超算与海洋量子

            中国海洋大学信息科学与工程学院副院长 顾永建

            中国科学?#38469;?#22823;学教授 郭国平

            量子信息是量子物理与信息科学的结合以量子态为基本单元开发遵从量子力学规律?#29287;?#23376;器件基于量子力学规律实?#20013;?#24687;的传输存储处理和操控目前量子信息科学正在?#35813;?#21457;展?#28595;?#23376;号量子科学卫星升空运行京沪量子通信?#19978;?#24314;成开通量子计算机研制取得突破量子信息?#38469;?#27491;在迈向实用化和产业化

            量子信息包括量子计算量子通信和量子测量量子计算是一种全新的超级计算形态它和机器学习固有的统计?#28798;?#20043;间存在天然的结合可?#28304;?#26469;机器学习效?#23454;?#22823;幅提升因此量子计算在气候预测海洋动力过程模拟海洋药物开发等领域大有用武之地量子通信是利用量子纠缠效应传递信息的一?#20013;?#22411;通信方式能够实现海洋大容量数据的安全传输量子测量不同于传统的声光电磁测量?#38469;?#27979;量?#26087;?#19982;被测量系统相互影响可以实现传统海洋探测性能大幅度提升甚至完成原本无法完成的任务量子信息?#38469;?#20026;海洋?#38469;?#25581;开了全?#26053;?#32433;推动海洋科学从经典物理迈向现代物理

            面对量子信息?#38469;?#30340;飞速发展我们要把握历史机遇加强产学研机构深度耦合努力实现海洋?#38469;?#21644;量子?#38469;?#30340;融合发展逐渐形成和发展壮大海洋量子?#38469;?#36825;一新领域近期量子?#38469;?#19987;家和海洋?#38469;?#19987;家一道将在国产超算系统上部署量子虚拟机建立研发平台实现量子语言量子程序量子芯片量子测控系统和量子人工智能标准的建立为下一代基于量子?#38469;?#30340;海洋超算做好?#38469;?#20648;备

            量子信息科学为现代科学研究提供了全新的实验方法和工具在物理科学与信息科学耦合推动下量子信息?#38469;?#24517;将深刻改变我们的未来

            (责编?#21644;?#23567;艳王珩)

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