高性能计算应用概览

作者:历军, 等编著

出版:清华大学出版社

年代:2018 更多图书信息

电子纸书:¥45.37 定价: ¥69.8 纸质书最低¥34.9起,点此购买

图书简介


本书由曙光牵头,参与单位有近20家,比较全面的反映了中国高性能计算应用的现状。主题内容涵盖高性能技术简介,高性能计算在材料研究,生物信息,大气海洋与气候研究,工业仿真,石油勘探与加工,渲染,遥感,以及深度学习方面的应用。同时我们邀请了中国超算创新联盟秘书长,中科院计算机网络信息中心副主任迟学斌研究员对未来的高性能计算技术和应用做了展望。

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编辑推荐

25年来中国的高性能计算技术从无到有,从追赶到领先,并且广泛应用到科研,教育,公共服务,医疗卫生等等各个方面。由于该产业链条长而复杂,尤其在应用方面各自相对独立,急需这样一本能够对高性能应用全貌进行汇总和总结的书。就刚刚公布的13-5国家重点研发计划“高性能计算”重点专项,*明显的一个变化就是把高性能计算的应用单列并且给予极大力度的支持。这足以表明本书的主题,高性能计算的应用不仅仅是高性能产业链的重要一环,更加是其核心价值的体现。而且,能够集中的对高性能应用的全貌进行阐述,也能够帮助相关领导了解本技术的实际价值,并未将来的政策制定提供依据。不同于高性能计算机本身的软硬件和相关支持部件,高性能应用需要相对完善的物理模型,更加高效的并行算法,同时,还需要跟实际的生产生活紧密结合。其研究结果常常对真是的生产生活起到省时省力的效果。例如,在石油勘探中,一个井开凿下去,少则1亿元人民币,多则10几亿人民币,定位不准确,其经济损失可想而知。再如,新生儿唐氏筛查。传统的唐氏筛查方法是根据通过抽取孕妇血清,检测母体血清中甲型胎儿蛋白、绒毛促性腺激素和游离雌三醇的浓度,并结合孕妇的预产期、体重、年龄和采血时的孕周等,计算生出先天缺陷胎儿的危险系数,而这种检测的误差率可能达到40%。现在,只需要抽取孕妇的静脉外周血,进行DNA测序和生物信息学分析,便能够几乎100%确认胎儿是否患有唐氏综合症。这里的生物信息学分析就是高性能计算的典型应用之一。本书将介绍更多的实例。对与高性能计算技术的新人以及各个应用的初学者,通过这本书不仅能够较为全面的了解高性能应用的全貌,更加能够获得相关应用方向基础入门的指导和实际案例的启迪。据前期调研,并未发现如此全面介绍高性能各个方向应用的书籍。

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目录

目录


第1章总述

1.1高性能计算概述

1.1.1系统架构

1.1.2硬件基础

1.1.3并行算法

1.1.4中国高性能计算中心

1.2常见应用领域

1.2.1科学计算

1.2.2能源领域

1.2.3气象领域

1.2.4工程仿真

1.3新兴应用领域

1.3.1基因测序研究

1.3.2证券指数计算

1.3.3动漫渲染

1.3.4互联网与深度学习

参考文献

第2章高性能计算应用之计算材料研究

2.1计算材料学概览

2.1.1引言

2.1.2超越发现: 新材料设计观

2.1.3日趋成熟的计算方法论

2.1.4计算材料学应用软件

2.2典型案例

2.2.1第一性原理计算在多铁材料中的应用

2.2.2蒙特卡罗方法及其在石墨烯研究中的应用

2.3新兴的材料基因组计划

小结

参考文献

第3章高性能计算应用之生物学研究


3.1计算生物学概览

3.2蛋白质结构研究

3.2.1电子显微三维重构

3.2.2质谱仪原始资料处理

3.2.3分子动力学模拟

3.3计算机辅助药物设计

3.3.1应用背景

3.3.2计算资源需求

3.4生物信息学

3.4.1生物信息学简介

3.4.2基因测序及数据处理技术

3.4.3生活中的生物信息学

3.5精准医疗

3.5.1精准医疗的概念演变及发展

3.5.2精准医疗服务于癌症诊疗

3.5.3高性能计算与精准医疗

参考文献

第4章高性能计算应用之气象学研究

4.1数值天气预报

4.1.1数值天气预报的起源

4.1.2数值天气预报的工作原理

4.1.3数值天气预报现状与发展趋势

4.1.4数值天气预报与高性能计算

4.1.5常用天气预报模式介绍

4.2数值海洋预报

4.2.1数值海洋预报的起源

4.2.2数值海洋预报的工作原理

4.2.3数值海洋预报现状与发展趋势

4.2.4数值海洋预报与高性能计算

4.2.5常用海洋预报模式介绍

4.3数值气候模拟

4.3.1数值气候模拟背景介绍

4.3.2数值气候模拟与高性能计算

4.3.3常用气候模式介绍

4.4环境空气质量预报

4.4.1空气质量预报的起源

4.4.2空气质量预报的工作原理

4.4.3空气质量预报现状与发展趋势

4.4.4空气质量预报与高性能计算

4.4.5常用空气质量模式介绍

4.5典型案例

4.5.1中国环境监测总站

4.5.2预报预警中心

小结

参考文献

第5章高性能计算应用之工业仿真

5.1工程仿真概览

5.1.1工程仿真简介

5.1.2工程仿真的重要性

5.1.3工程仿真的技术发展

5.1.4常见的工程仿真软件简介

5.1.5工程仿真如何开展

5.2工业仿真与高性能计算

5.2.1CAE与HPC

5.2.2工业仿真计算平台的需求分析和硬件选型

5.2.3高性能计算平台配置方案与使用方法

5.2.4工业仿真云的建设方案简介

5.3典型应用案例

5.3.1某轨道交通装备集团仿真公共服务平台建设

5.3.2某特种设备研究院高性能计算平台建设

参考文献

第6章高性能计算应用之石油勘探领域研究

6.1石油产业——战略资源关系国计民生

6.2石油勘探开发领域高性能计算发展历程

6.3典型案例

6.3.1基于GPU混合架构下的积分法叠前时间偏移应用

6.3.2基于GPU混合架构下的RTM逆时偏移应用

6.3.3“两宽一高”海量数据处理

6.3.4存储对石油勘探大数据处理集群效率影响分析

6.3.5大数据时代勘探云建设模式探索

小结

参考文献

第7章高性能计算应用之石油加工领域研究

7.1石油加工领域——国民经济的支柱产业

7.2石油加工领域高性能计算发展历程

7.3典型案例

7.3.1催化裂化过程的数值模拟

7.3.2烃类蒸汽裂解制乙烯过程的数值模拟

7.3.3催化重整过程的数值模拟

7.3.4加热炉及其空气预热器的数值模拟

7.3.5气固鼓泡流化床中的数值模拟

7.3.6深层鼓泡床内偏涌现象的数值模拟

7.3.7盘环型汽提器中磨损机理的CPFD数值模拟研究

小结

参考文献

第8章高性能计算应用之渲染领域研究

8.1渲染简介

8.1.1渲染的定义

8.1.2渲染的应用领域

8.2渲染常用技术

8.2.1渲染相关概念

8.2.2渲染常用算法

8.2.3渲染常用软件

8.2.4渲染农场技术

8.2.5云渲染

8.2.6GPU渲染

8.3典型案例

8.3.1特种电影的HPC应用

8.3.2渲染云应用

参考文献

第9章高性能计算应用之遥感领域研究

9.1遥感介绍

9.2遥感与大数据

9.2.1遥感大数据表示

9.2.2遥感大数据存储

9.2.3遥感大数据组织

9.2.4遥感大数据检索

9.2.5遥感大数据理解

9.2.6遥感大数据挖掘

9.2.7遥感数据特点分析

9.3遥感计算

9.3.1遥感计算需求分析

9.3.2计算技术发展现状

9.3.3遥感应用计算架构

9.4典型案例

9.4.1遥感图像处理应用案例(CPU+GPU)

9.4.2遥感影像分发应用案例(MPI+HBase)

小结

参考文献

第10章高性能计算应用之深度学习研究

10.1深度学习技术简介

10.1.1深度学习的发展

10.1.2深度学习应用分析

10.2高性能计算与深度学习

10.2.1深度学习的计算需求

10.2.2高性能计算技术的革新

10.2.3计算技术对深度学习的推进

10.3深度学习的理论基础

10.3.1信息系统处理模型

10.3.2人工神经网络的表示

10.3.3感知器原理

10.4深度学习工具介绍

10.4.1开源工具

10.4.2Caffe测试实例

10.4.3曙光XSharp介绍

10.5典型案例

10.5.1人脸识别

10.5.2ImageNet图像分类

10.6深度学习技术在中国的应用现状

参考文献

第11章高性能计算应用展望

11.1高性能计算应用现状

11.1.1国际高性能计算应用现状

11.1.2国内高性能计算应用现状

11.2高性能计算应用趋势

11.2.1Top500数据统计

11.2.2戈登·贝尔奖应用分布

11.2.3应用软件研发

11.3主要国家对高性能计算的投入

11.3.1美国

11.3.2欧盟

11.3.3日本

11.3.4中国

11.4展望

11.4.1学术展望

11.4.2企业展望

参考文献
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作者:历军, 等编著
出版:清华大学出版社

ISBN:9787302504726

出版日期:2018-06-01

清华大学出版社

清华大学出版社

清华大学出版社成立于1980年6月,是由教育部主管、清华大学主办的综合出版单位。植根于“清华”这座久负盛名的高等学府,秉承清华人“自强不息,厚德载物”的人文精神,清华大学出版社在短短二十多年的时间里,迅速成长起来。作为来自一流大学的出版单位,清华大学出版社始终坚持弘扬科技文化产业、服务科教兴国战略的出版方向,把出版高等学校教学用书和科技图书作为主要任务,并为促进学术交流、繁荣出版事业设立了多项出版基金,逐渐形成了以出版高水平的教材和学术专著为主的鲜明特色,在教育出版领域树立了强势品牌。目前,清华版教材已在全国一百多所院校得到广泛使用。高品质、多层次的计算机图书是清华大学出版社的一大品牌支柱。20世纪80年代末,在席卷全球的信息化浪潮中,清华大学出版社快速切入计算机图书市场,逐渐成为并一直保持这一市场的领先地位,为发展中国计算机教育做出了巨大贡献。

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