21世纪的科技成就

21世纪的科技成就,第1张

21世纪十年间照亮世界的十大科技成就

1,火星月球发现有水
2004年1月4日和1月25日,美国“勇气”号和“机遇”号火星车分别在火星登陆。两辆火星车的最大成就是共同发现了火星上曾经有水的证据。同时,在环火星轨道上运行的欧洲“火星快车”探测器也发现火星南极存在冰冻水。这是人类首次直接在火星表面发现水。 在经历9个多月的太空旅行后,美国“凤凰”号火星探测器2008年5月25日成功降落在火星北极附近区域,这是第一个在火星北极附近着陆的人类探测器。按照计划,“凤凰”号着陆后展开了为期3个月的火星地面探测。同年7月30日,“凤凰”号的机械臂把一份土壤样本递送到热量和释出气体分析仪中。在样本加热时,分析仪鉴别出其中有水蒸气产生。这是火星上存在水的最直接证据。
2009年11月,科学家们肯定地表示,月球上有水而且数量可观。2009年10月9日,美国航空航天局利用火箭在月球表面撞出一个直径100英尺的坑,并在产生的碎片中测量到25加仑以水蒸气和冰的形式存在的水。

2,人类基因组序列图完成
2000年6月26日,美国总统克林顿和英国首相布莱尔联合宣布:人类有史以来的第一个基因组草图已经完成。
2001年2月12日,中、美、日、德、法、英等6国科学家和美国塞莱拉公司联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。
人类基因组计划中最实质的内容,就是人类基因组的DNA序列图,人类基因组计划起始、争论焦点、主要分歧、竞争主战场等都是围绕序列图展开的。在序列图完成之前,其他各图都是序列图的铺垫。也就是说,只有序列图的诞生才标志着整个人类基因组计划工作的完成。
2003年4月15日,在DNA双螺旋结构模型发表50周年前夕,中、美、日、英、法、德6国元首或政府首脑签署文件,6国科学家联合宣布:人类基因组序列图完成。 人类基因组图谱的绘就,是人类探索自身奥秘史上的一个重要里程碑,它被很多分析家认为是生物技术世纪诞生的标志。也就是说,21世纪是生物技术主宰世界的世纪,正如一个世纪前量子论的诞生被认为揭开了物理学主宰的20世纪一样。
人类基因组蕴涵有人类生、老、病、死的绝大多数遗传信息,破译它将为疾病的诊断、新药物的研制和新疗法的探索带来一场革命。
2007年,科学家首次阐述了人与人之间的DNA究竟存在着多大的差异。这是一个巨大的概念性飞跃,它将影响从医生如何治疗疾病到人类如何看待自己以及保护个人隐私等各个方面。
3,细胞重新编程技术
美国《科学》杂志评选出的2008年十大科学进展,细胞重新编程“定制”细胞系方面的进展名列第一位。
《科学》杂志说,这些细胞系以及“定制”它们的有关方法,为科研人员理解甚至未来治愈一些医学上的顽疾提供了工具,比如帕金森氏症、Ⅰ型糖尿病等。
所谓细胞重新编程,是指通过植入新的基因,改变细胞的发育“记忆”,使其回到最原始的胚胎发育状态,就能像胚胎干细胞那样进行分化,这样的细胞被称作“诱导式多能干细胞”。 2008年,有两个科研小组从罹患不同疾病的患者身上提取细胞,重新编程,使其“变身”为干细胞。他们选取的疾病大多数是很难或者不可能用动物模型来进行研究,这就使得获取人类细胞系进行研究的需求变得更为迫切。
《科学》杂志认为,这些新的细胞系将成为科研人员理解疾病如何发生、发展的重要工具,另外对医学领域筛选潜在药物可能也有帮助。如果科学家将来完全掌握细胞重新编程技术,能够更准确地控制这一技术,使其变得更加有效、安全,那么患有不同疾病的患者将有可能用自体健康细胞来治病。

4,人类最早祖先确定
身高4英尺(约合121米)的“阿尔迪”成为迄今为止人类发现的最古老原始人。她生活在440万年前,直到1992年被发现。经过17年的探寻和研究,科学家将埃塞俄比亚出土的100多块碎片拼接起来,并成功复原了她的骨骼模型。
2009年10月,科学家公布了这一成果。令人吃惊的是,作为人与黑猩猩的共同祖先,“阿尔迪”却与黑猩猩大不相同。此外,尽管生活在森林中但却能够直立行走的事实,推翻了此前有关空旷草原地形对于人类两足发展至关重要的理论。

5,证实宇宙暗物质存在
2003年,美国匹兹堡大学斯克兰顿博士领导的一个多国科学家小组,借助了美国“威尔金森微波各向异性探测器”卫星的观测数据以及另一项名叫“斯隆数字天宇测量”的观测计划的结果进行了对比分析。观测分析得出结论认为,宇宙中仅有4%是普通物质,23%是暗物质,73%是暗能量。2006年一个美国天文学家小组通过美宇航局的“钱德拉”X射线太空望远镜等设备观测遥远星系的碰撞,发现了宇宙暗物质存在的最直接证据。2007年,欧洲和美国的科学家在《自然》杂志上发表了首次为宇宙暗物质绘出的三维图。
6,干细胞研究成果丰
2000年,克隆和干细胞研究取得进展。在克隆方面,科学家克隆成功了最难克隆的动物之一:猪。
2002年,以色列科学家将人体“肾脏前体细胞”移植到老鼠体内后,发育成与老鼠本身肾脏大小差不多的、具有一定功能的类似器官。
2003年,美国科学家首次对人类胚胎干细胞完成了基因工程 *** 作,在干细胞应用于医疗研究上前进了一大步;日本科学家首次培育出人体胚胎干细胞;中国科学家首次将人类皮肤细胞与兔子卵细胞融合,培植出人类胚胎干细胞。
2006年,澳大利亚科学家在世界上首次成功利用单个干细胞使实验鼠体内新长出乳腺。英国科学家首次利用脐带血干细胞培育出微型人造肝脏。
2007年,美国和日本两个独立研究小组分别宣布,他们成功地将人体皮肤细胞改造成了几乎可以和胚胎干细胞相媲美的干细胞。这一成果有望使胚胎干细胞研究避开一直以来面临的伦理争议,从而大大推动与干细胞有关的疾病疗法研究。
7,纳米技术重要应用
2001年,纳米技术领域获得多项重大成果。继在2000年开发出一批纳米级装置后,科学家再进一步将这些纳米装置连接成为可以工作的电路,这包括纳米导线、以纳米碳管和纳米导线为基础的逻辑电路、以及只使用一个分子晶体管的可计算电路。分子水平计算技术的飞跃有可能为未来诞生极微小但极快速的分子计算机铺平道路。
2003年,美国加利福尼亚大学伯克利分校的科学家用碳纳米管研制出世界上最小的纳米电动机。
2006年,美国佐治亚理工学院教授王中林等成功地在纳米尺度范围内将机械能转换成电能,研制出世界上最小的发电机——纳米发电机。
8,欧洲强子对撞机启动
欧洲大型强子对撞机是目前世界上最大的强子对撞机。2008年9月1日,对撞机正式启动。9月19日,对撞机因事故被迫停止运作。
2009年11月20日,对撞机重新启动,并实现了第一束质子流贯穿整个对撞机。2009年11月30日创造了质子加速的新世界纪录。对撞机将两束质子流加速到了118万亿电子伏特的能级,打破了美国费米国家实验室加速2001年创下的098万亿电子伏特的纪录,这使得大型强子对撞机真正成为世界上“最强的机器”。2009年12月8日晚,又成功实现一次总能量高达236万亿电子伏特的质子流对撞,再次创下能级最高纪录。
欧洲大型强子对撞机从上世纪90年代初开始设计,来自包括中国在内的80多个国家和地区的约7000名科学家和工程师参与建设。它位于日内瓦附近瑞士和法国交界地区地下100米深处总长约27公里的环形隧道内。
9,人类探测器创最远纪录
欧洲航天局官员2005年1月15日凌晨宣布,地面控制中心已收到来自“惠更斯”号探测器经由“卡西尼”号飞船传回的信号,表明“惠更斯”号已成功登陆土卫六。这创造了人类探测器登陆其他天体最远距离的新纪录。
“惠更斯”号探测器是1997年10月由美国“卡西尼”号飞船携带发射升空的,经过7年约35亿公里的飞行后进入土星轨道,并于2004年12月25日分离。
10,庞加莱猜想被证明
2006年6月3日,经过美国、俄罗斯和中国数学家30多年的共同努力,两位中国数学家——中山大学的朱熹平教授和美国里海大学教授及清华大学兼职教授曹怀东,最终证明了百年数学难题——庞加莱猜想。
1904年,法国学者亨利·庞加莱提出了一个猜想:在一个封闭的三维空间,假如每条封闭的曲线都能收缩成一点,这个空间一定是一个圆球。庞加莱的短短几行字,成为数学界100多年未能证明的难题。
庞加莱猜想和黎曼假设、霍奇猜想等一样,被并列为七大数学世纪难题之一。

1946年第一台电子计算机ENIAC吧,它共用了18000多个电子管,1500多个继电器,需要好几间房容纳 而现在 1、美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室 (Blue Gene/L) Blue Gene/L是目前世界常最快的超级计算机,其峰值速度能够达到360万亿次浮点计算。这台超级计算机内部拥有65536颗处理器,同样运行着Linux *** 作系统。这是IBM公司、利弗莫尔实验室和美国能源部联合制作完成的超级计算机,由于采用了基于单元的设计结构,使之能够随时添加计算单元而不需要担心遭遇瓶颈的问题。最近,Blue Gene/L因为执行一项与半个老鼠大脑一样复杂的脑皮层模拟而被进一步关注,半个老鼠大脑拥有800万神经元细胞,每一个细胞与其他神经纤维之间有8000个链接。除此之外,Blue Gene/L通常用来模拟包括蛋白质在内的生物化学过程 2、美国圣地亚国家实验室 (Red Storm)Red Storm是Cray公司和圣地亚国家实验室联合设计的并行处理超级计算机,其主要应用是模拟测试核武器的储备情况,包括设计替换的成分、模拟测试在不同环境下各个部分的情况、帮助武器工程师和科学家进行辅助计算等等。 Red Storm由12960台配备AMD皓龙(Opteron)处理器的节点组成,峰值运算速度能够达到12442万亿次浮点计算。这台超级计算机仅仅使用了一套小型的Linux *** 作系统,只具有一些能够支持Red Storm应用的功能 3、美国IBM华生研究中心 (Blue Gene/W) 在IBM的华生研究中心,可以找到这部叫做Blue Gene/W或BGW的超级计算机,其峰值的运行速度可以达到114万亿次浮点计算。组成Blue Gene/W的是20台冰柜那样的架子组成,每一个架子里面包含1024个节点,每一个节点拥有两个700MHz的Power 440处理器和512MB的内存。Blue Gene/W的主要工作是进行科学计算,例如生物学模拟、蛋白质折叠和其他IBM科学家的研究工作 4、美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室 (ASC Purple) ASC Purple是美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室和IBM通力合作的结晶。其峰值100万亿次浮点计算的能力,来源于196台IBM Power5 SMP服务器冗余环的强大性能。实际上这台超级计算机总共拥有12544颗微处理器,50TB的内存和2PB的磁盘存储空间。ASC Purple目前被用来模拟测试核武器的性能,而过去常常需要通过底下核试验才能测得 5、巴塞罗那超级计算中心 (MareNostrum) MareNostrum是目前欧洲最强大的超级计算机,它拥有10240颗处理器,峰值计算速度能够达到9421万亿次浮点计算。组成MareNostrum的2560台JS21刀片式计算结点占据了大约半个篮球场(120平米)的面积,现在位于西班牙的巴塞罗那超级计算中心。MareNostrum目前的应用相当广泛,包含人类基因的研究、天气预报、药品研究等等领域 6、美国圣地亚国家实验室 (Thunderbird) Dell公司开发的Thunderbird是一台拥有8960颗处理器的Linux集群服务器,目前放置在美国新墨西哥州阿布奎基的圣地亚国家实验室,这一个国家级的原子能安全管理实验室。这一部集群服务器执行多个中型任务的表现要比执行单一大型任务出色的多。Thunderbird达到530万亿次浮点计算的速度,使得它在世界上最快的500台计算机排行榜中名列第六。目前这台超级计算机主要用来模拟武器的性能、半导体设备的辐射状况、极端环境下的武器安全性能等等工作 7、法国原子能署 (Tera-10) Bull SA为法国原子能署建造的这台Tera-10,在世界上最快的500台计算机排行榜中名列第七。Tera-10由544台Bull的NovaScale 6160服务器组成,每一台这样的服务器都配有8颗双核Intel安腾(Itanium)处理器,运行速度大约是429万亿次浮点计算。这台超级计算机使用Linux *** 作系统,用来模拟原子能试验

要是说亿元的服务器(Server)玩游戏,现在还没有这样的游戏商会去用那么贵的东西,有便宜的可用却不用,不划算,实际处理性能也用不上。
除去游戏领域,亿元的服务器比比皆是,银行证券保险业大量使用的Main Fraim(又称主机)就是亿元级别的;若是算上大数据那些服务器,估计更多;尤其天文计算,化学实验模拟,爆炸实验模拟等等。

在西雅图举行的SC11大会上公布的全球超级计算机TOP500排行榜上,日本“京”(K Computer)以跨越1亿亿次每秒的计算能力继续占据榜首的位置。同时在计算能力排在前十位的系统中,有两套超级计算机系统是来自中国的,它们分别是来自部署在天津的“天河一号”以及部署在深圳的“曙光星云“高效能计算系统。下面就让我们来看看在这个星球上计算能力最强大的系统。
        世界上超级电脑种类

1K Computer 首个跨越亿亿次运算的超级计算机

世界上最快的超级计算机“京”(K Computer)是日本RIKEN高级计算科学研究院(AICS)与富士通的联合项目。“京”(K Computer)没有使用GPU加速,而是完全基于传统处理器搭建。“京”(K Computer)的最大性能四倍于排在第二位的“天河一号”。现在的“京”(K Computer)配备了88128颗富士通SPARC64 VIIIfx 20GHz八核心处理器,核心总量705024个,最大计算性能1051Petaflop/s,峰值性能 1128038 Petaflop/s,同时效率高达932%,总功耗为126599千瓦。

2天河一号

曾经的王者位于中国天津国家超级计算机中心的“天河一号系统”在最新的排行榜中位列第二。计算能力达到257 petaflop/s。去年,天河一号还曾在TOP500排行榜中排名榜首。天河一号采用了CPU+GPU的混合架构。配有14336颗Intel Xeon X5670 293GHz六核心处理器、7168块NVIDIA Tesla M2050高性能计算卡,以及2048颗我国自主研发的飞腾FT-1000八核心处理器,总计20多万颗处理器核心,同时还配有专有互联网络。造价在6亿 人民币以上。

3JAGUAR XT5 用于民用的超级计算机

“JAGUAR”超级计算机系统隶属于美国能源部,坐落于美国橡树岭国家实验室。“JAGUAR XT5”系统由美国国家科学基金会出资、Cray公司建造、田纳西大学和国家计算科学研究院共同拥有。它曾在2010年6月的TOP500排行榜中排名第一。“JAGUAR”是一台民用计算机,采用AMD Magny-Cours核心六核Opteron处理器,其最大计算能力为175 petaflop/s。主要用于模拟气候变化、能源产生以及其他基础科学的研究。

4曙光星云 采用自主设计的HPP体系结构

“星云”坐落于我国深圳国家超级计算机中心。“星云”系统运算峰值达到3 petaflop/s,最大计算性能1271 petaflop/s,并且是中国第一台、世界第三台实现双精度浮点计算超千万亿次的超级计算机,且其单位耗能所提供的性能达到了498亿次/瓦。

“星云”超级计算机采用自主设计的HPP体系结构,由4640个计算单元组成,采用了高效异构协同计算技术,系统包括了9280颗通用CPU和4640颗专用GPU组成。计算网络采用了单向40Gbps QDR Infiniband技术,核心存储采用了自主涉及的Parastor高速IO系统。

5Tsubame 20 加入多种新硬件技术

Tsubame 20超级计算机是东京工业大学和NEC、HP联合推出的。Tsubame 20的速度是Tsubame 10的30倍,这款超级计算机配置2816颗 Intel Westmere 处理器和4224颗 NVIDIA Tesla M2050 GPU,并加入了DRAM和SSD等新硬件产品并采用Linux和Windows双系统。现在东京工业大学正着手制定Tsubame30的计划。

6Cielo 为国家级实验室计算提供支持

在西班牙语中Cielo是“天空”的意思。Cielo现今为Los Alamos、Sandia以及Livermore三个国家级实验室提供计算支持。Cielo超级计算机基于Cray公司下一代的Baker架构,并使用AMD最新的Magny-Cours架构处理器,计算节点方面Cielo则采用双子星相互连接。

7Pleiades 独有的Lustre文件系统

Pleiades超级计算机系统为位于美国加利福尼亚的NASA Ames研究中心提供计算支持。Pleiades由4核Harpertown和6核Westmere构成,内核数为81920个。同时网络连接架构使用infiniband方式。Pleiades的最大计算能力达到109 petaflop/s。并使用了超级计算机特有的Lustre文件系统。

8HOPPER 以海军女少将命名的超级计算机

HOPPER超级计算机系统是以美国海军女少将Grace Hopper的名字命名,Grace Hopper也是软件及编程语言的先驱者。现今HOPPER位于劳伦斯伯克利国家实验室的国家能源研究科学计算中心。HOPPER采用了CrayXE6系统单元,包含AMD十二核心的Opteron6172处理器,总共具备153408个内核,最大运算能力达到了105petaflop/s。

9Tera-100 欧洲大陆最强的超级计算机

Tera-100是目前欧洲计算最强的超级计算机。Tera-100系统的理论峰值性能为125Petaflop/s,最大计算性能约为1Petaflop/s。Tera-100去年3月完成搭建,5月26日正式加电启动。Tera-100由4300个bullxS系列服务器组成。系统部署了140000颗Intel Xeon7500处理核心,内部存储器容量为300TB,外部存储器容量达到了20PB,全局文件系统的吞吐量为500GB/s。Tera100将被用于法国核武器模拟项目。

10Roadrunner 混合式超级计算机

坐落于美国Los Alamos实验室的Roadrunner超级计算机系统曾在2008年6月的TOP 500排行榜名列首位。它也是全球第一个运算能力超过1 petaflop/s的超级计算机系统。


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