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在异国硝烟战场,世界末日上演,2021年将诞生新赢家

  引爆的命令发出了。Kearsarge爆发出的能量比广岛原子弹要多十倍。爆炸过程中来自炸弹的关键信号被电缆授与,并将十万原首数据点输送给了电脑。炸弹带来的大地波动,即使远在90英里以外的拉斯维添斯也能感受到。

  链锯代外了早期的超级计算机——价格贵、性能高,但是一次只能砍一棵树。海狸解决一棵树的时间更长,但是考虑到有100只同时工作,因此他们终极更有效果。这就是大周围并走超级计算机,也是现在的主导者。

  下一台超级计算机

  因此,你要如何让人们为一场意外会发生却又难以存活的不幸做准备呢?这对于答急管理人员来说仍是一个题目,美国新泽西州斯蒂文斯理工学院的核炸弹历史学家Alex Wellerstein外示。

  现在走业想要向蚂蚁推进——也就是由幼型部件组成的百亿亿级别超级计算机。这些部件数目大,行使能量少,将能更快地完善项现在。

1970年的Licorne核试验。图片来源:planetdeadly1970年的Licorne核试验。图片来源:planetdeadly1957年在地面上进走的核炸弹实验。图片来源:Omikron/Science Source1957年在地面上进走的核炸弹实验。图片来源:Omikron/Science Source 在内华达州丝兰平地上由于地下爆炸实验留下的弹坑,展现了冷战时期美国的核试验手段。图片来源:洛斯阿拉莫斯国家实验室/ Science Source 在内华达州丝兰平地上由于地下爆炸实验留下的弹坑,展现了冷战时期美国的核试验手段。图片来源:洛斯阿拉莫斯国家实验室/ Science Source图片来源:Jay Smith图片来源:Jay Smith橡树林国家实验室在6月公布了它的“顶峰”超级计算机,这是现活着界上最快的超级计算机。图片来源:橡树林国家实验室橡树林国家实验室在6月公布了它的“顶峰”超级计算机,这是现活着界上最快的超级计算机。图片来源:橡树林国家实验室  声明:新浪网独家稿件,未经授权不准转载。 -->

  升迁速度

  此外,钚也不是唯一会衰变的元素,弹头上包含大量复杂的金属和电子器件,任何一个都能够由于存放时间过长产生题目。武器科学家并不克保证这些炸弹还能平常工作,他们认为这就像放了40年的古董,吾们还憧憬能让它完善工作。

  核弹头就像是牛油果相通。它们都有一个内部核,称为核心(pit)。这个西柚大幼的核心装配清淡是中空的,内里足够了钚。弹头里有着现在标向内的烈性炸药,以产生内爆。这栽爆炸会挤压钚直到其密度过高被破碎成了多个原子核,也就是说原子会裂开并开释庞大的能量。图片来源:Alex Wellerstein/Nuclearsecrecy.com

  在1996年,英特尔完善了这个项方针第一台超级计算机,称为ASCI Red。这台设备首次突破了万亿次浮点运算门槛,实现了每秒一万亿次计算。有了这个设备,桑迪亚一跃成为了拥有世界上最快计算机的实验室。

  在1992年,时任美国总统的老不什忍痛签定了一份为期9个月的核武器试验止息令。倘若不行使核武器,美国就必要一栽新的手段来表明本身武器的坦然郑重。他们在创造这些核武器时预期能存放10-15年,其中有一些已经存在十多年了。

  美国当代的核武器计划是一位工程师出身的官员Vic Reis设想出来的。他在前总统老布什的任期内领导了军队的钻研机构,美国国防部高级钻研计划局(DARPA)。随着前苏联的解体,人们针对核炸弹的异日伸开了强烈的争吵。武器实验室和军方想要重启核试验,而其他人想要把禁令无限期延迟。

  几年以前,他开展了一个项现在来重新注视如何向美国人讲述核胁迫的备战状态和风险。一路先,他的团队很难引首人们的有趣。直到2017年,在朝鲜核试验之后,突然之间即使是美国联邦答急管理局也在追求培训协助。但是美国人,或者美国当局机构照样异国做好答做的准备。

  即使在冷战顶峰之时,时任美国总统肯尼迪提削发庭建造辐射避难所,照样有很多美国人疑心是否真的会被核武器抨击。而倘若真的发生了,大片面人认为他们会物化在谁阳世界末日中。

  当然要想实现计算机模拟,还有两个主要的窒碍:异国完清理解的钚元素,以及匮乏有余的计算能力。

  但是科学家说,这栽你追吾赶的表象这不是一场竞赛。由于世界面临的壮大题目必要更快的超级计算机。这是一栽当然而然的挺进,而不是竞赛。而超级计算机的能做到的也不光是改进核武器模拟。

  Wellerstein期待他的钻研能有所协助。他外示,钻研的方针不是要引首恐慌,而是期待人们把核爆炸当做实际存在的东西,而不是只会出现在好莱坞末日不幸片中。这些钻研会升迁人们生存的几率。

  4年后在劳伦斯利弗莫尔国家实验室,由IBM制造的ASCI White超过了ASCI Red。之后的十年,超级计算机赓续发展。美国和日本的国家实验室相继揄扬本身拥有了世界上最快的计算机,直到2010年中国突然取得了领导地位。一台中国制造的超级计算机——神威太湖一号横空出世,它几乎能够击败美国武器实验室里一切机器的总和。

  世界大国在互相收敛休止核试验后,核武器的维持和更新失踪了实际数据声援。各个国家转而投向了超级计算机,期待行使它们模拟爆炸来保持前端核钻研的推进。现在,计算机科技成为了新一代竞争的战利品。

  第二年,冷战终结了,那些波动沙漠的日子也终结了。

  “这些计算机能协助吾们构建新的东西、解决题目、展看异日,” Dongarra外示,“倘若你有最快的计算机,你就能够用更短的时间周期来解决这些题目。”

  在Reis看来,美国已经引爆了上千颗核炸弹了。再多引爆几颗炸弹也不会添深对其的晓畅。而主要的是,想要在军事上领先,就必要开展一个对现有实验室有挑衅性的项现在。只有科技领先才能赓续保持威慑力。倘若核武器的钻研不是以物理实验为基础,那还能是什么呢?

  现在,核武器的设计者再一次最先试图发首新的科技变革。美国消耗了一万亿美金往更新它的核武器库,同时还消耗了超过数十亿的美金来推动超级计算机的发展。计算机发展带来的一场新竞争又最先了,同时还给美国带来了新的竞争对手:中国。两个大国都在竞争建设第一台具有人脑计算能力的机器,它的展现会同时推动天气预报和医疗的发展。但是就像在以前的二十年中相通,这些新技术会为它实在的现在标服务:翻新和维护吾们的核炸弹。

  洛斯·阿拉莫斯武器项现在负责人Bob Webster外示,实际试验有一个益处,即能够在确定的温度、密度、压力等条件下钻研爆炸。因此即使计算机能够进走模拟爆炸,吾们仍必要进走物理实验来为计算机挑供实际的参数,对模拟终局进走检验。

  “百亿亿不是竞赛的尽头,” Dongarra外示,只要内华达试验场还保持沉寂,世界还倾向于模拟爆炸,科学家和当局就会确保计算能力赓续挺进。“具有最快速的计算机就像是放在壁炉架上的战利品相通,”他外示,“真实的题目是,吾们会用云云的设备钻研什么科学项现在。”

  对Sarrao来说,理解钚元素的衰变是最迫切的。在2007年,一份通知认为在弹头内的钚元素衰变很缓慢,起码能够存在85到100年。Hecker差别意该结论,并主动请求在洛斯阿拉莫斯再次钻研钚衰变。

  在上世纪90年代,科学家意识到,要解决这些题目必要基础原料科学和物理学展现庞大挺进。为了实现这一点,他们必要更好的计算机来测试老化的组件是如何转折一次核爆炸的,并且在武器还能行使之前找到答案。

  超级计算机的历史能够分为三个时期,劳伦斯伯克利国家实验室副主任Horst Simon外示,“倘若你想砍失踪亚马逊雨林的树,你能够用一台电锯,100只海狸或是一百万只蚂蚁。”

  从20世纪40年代的曼哈顿计划(Manhattan Project)最先,高性能计算机一向是武器实验室中的主要工具。倘若不克在实际中在引爆炸弹,科学家只能转向模拟爆炸。但最先,他们必要一台比世界上现存计算机快1万倍的新计算机。

  这也是为什么两个大国在下一代超级计算机发首竞争,也就是百万兆级别计算机。云云的计算机每秒能够完善百亿亿(10^18)次的计算。2021年旁边,两个国家都有能够成为第一个上线百万兆级别计算机的国家。

  好莱坞爱在不幸片中引爆它的故乡。但是当非营利性智库兰德公司(RAND Corporation)钻研了核抨击对实活着界的影响的时候,他们发现其余波影响远超好莱坞的周围。在长滩附近港口的核爆炸——这边展现的是150千吨级爆炸——在主要的全球航运中间附近杀物化了近6万人。但是紧接着会发生紊乱,有6百万人逃离洛杉矶,全球的航运必要追求新的路线,保险公司休业,美国西海岸必要追求新的汽油来源。图片来源:Zach Bush

  不爆炸的炸弹

  在以前的5年里,世界超级计算机500强的名单展现了一个令人忧忧郁的趋势:超级计算机的发展速度异国想象中那么快。现在,它的发展速度已经跟不上核武器科学家和钻研者需求。John Sarrao行为洛斯阿拉莫斯国家实验室理论、模拟和计算方面的副主任,管理着约700个核武器钻研者。他外示,科学家已经有必要百万兆级别的计算机才能解决的题目。

  30英里以外,时任洛斯阿拉莫斯国家实验室主任的Siegfried Hecker主要地坐在限制中间。7位苏联核科学家全程不雅旁观着这一过程。在相等长的一段时间里,美国和苏联赓续用更壮大的武器实走了爆炸实验,两边都想在这场竞赛中展现本身的力量。倘若当天的核武器试验顺当进走了,那么它能够是末了一场。

  必要解决的基本题目

  1965年挑出的著名的摩尔定律认为计算机的速度每18个月翻一番。但钻研人员推想,这个速度起码还得再增补一倍。幸运的是,钻研人员已经有一个可走的选择。

  由于科学家永远以来是基于理论模型对这些炸弹进走测试,对炸弹的物理性质晓畅并不完善。现在他们必要往展望,衰变的放射性元素会如何转折这些破旧的武器的性能。

  之前的超级计算机行使定制元件制造,而ASCI想要通盘用现成的清淡电脑芯片和元件来制造。决定行使现成的组件被表明是革命性的,劳伦斯伯克利国家实验室的副主任Horst Simon外示。这使得像IBM和英特尔云云的科技公司得以将当局资助的科技收获销售给公多。“终极,民用计算机的科技也将挺进,”他说道,“但是倘若异国ASCI的投入,这栽挺进不会这么敏捷。”

  这对于美国来说,就像几十年前有国家抢先发射了人工卫星。直到今年6月美国才行使橡树林国家实验室的新“顶峰”超级计算机收回了第一的位置。

  数十年来,超级计算机一次只能解决一个题目。“吾们能够把它想象成一根管道,” 超级计算机先驱、田纳西大学的Jack Dongarra云云注释。“你从管道的一头最先,沿着这根管道一向走,直到完善义务。”在Reis领导DARPA时,该机构把大量的经费用于建造革命性的大周围并走计算机。与单根管道差别的是,并走过程能够同时处理多个义务。

  “人能够同时处理多个义务,这能够让你任务做得更快。”Dongarra说到。他是“世界超级计算机500强”榜单的说相符创首人,这个半官方榜单展现了世界上最快计算机排名。但随着冷战的终结,大片面大周围并走计算机只在大学和工业钻研实验室中行使,当局的需求则专门幼。面对老化的核武器贮备,Reis主动接手了这个题目,并在1995年启动了挑高战略计算能力计划(ASCI)。

  来源:环球科学ScientificAmerican

  为了弄清新这个题目,Reis荟萃了一批顶级科学家和主任,他们来自三个核武器实验室——洛斯·阿拉莫斯国家实验室和桑迪亚国家实验室,以及劳伦斯利弗莫尔国家实验室。他们荟萃在一首负责研发这项新项现在,钻研经费与核武器实验持平,每年多达40亿到50亿美金旁边,这些资金被用于建造世界上最大的计算机,且仅仅用来模拟炸弹爆炸。从1992年最先,一切的核试验都是模拟试验。但不是一切人都声援这一计划。很多保守的科学家认为计算机模拟不克取代实际试验。

  钚不是当然存在的元素。人们在1940年代创造了这栽元素,而如何行使这栽致命金属能够是曼哈顿计划面临的最大的挑衅。异国人晓畅随着时间推移钚元素会如何衰变,这意味着异国人晓畅吾们的核武器能保存多长时间。用重生产的核武器进走替代好似不太可走,美国唯一的制钚工厂在1989年由于有毒废料泄露关闭了。

  百万兆级别的计算机不光仅能协助吾们制造更好的炸弹。它们能够用于模拟超邃密级别的表象,比如复杂的洋流或是流经全身的血流。超级计算机甚至能用于竖立气候模型,因此能力更强的计算机技术意味着更精准的天气预报。这些挺进终极都会让公多受好。

  模拟爆炸能营救人类?

  计算机时代的最先

  几十年前,美国钻研人员制造了一个名叫Kearsarge的炸弹。在拿到炸弹元件后,他们在沙漠中进走了拼装,并将放射性原料和高爆物质同化到了一首。在1988年8月的镇日,工作人员将其放到内华达试验场一个数千英尺深的洞中,并埋在了数百万磅重的砂砾之下。

 


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