1、grama

grama發(fā)音

英：　　美：

grama中文意思翻譯

n.格蘭馬草（美國西部產(chǎn)的一種牧草）

n.(Grama)人名；(法、羅)格拉馬

grama雙語(yǔ)使用場(chǎng)景

1、Blue Grama grass is used as pasturage and lawns and mixed with the other native grass such as Buffalo grass for ground covers.───藍色格蘭馬草可以與其他的草種混合，比如野牛草。他們可以一起作為牧場(chǎng)和草坪草地的地被植物。

grama相似詞語(yǔ)短語(yǔ)

1、gramma───(拉)克

2、gram───n.克；鷹嘴豆（用作飼料）；n.(Gram)人名；(英、法、德、丹、挪、瑞典)格拉姆

3、-rama───n.羅摩（印度教神名）

4、gram.───n.克；鷹嘴豆（用作飼料）；n.(Gram)人名；(英、法、德、丹、挪、瑞典)格拉姆

5、grame───n.法國里昂國立音樂(lè )創(chuàng )研中心；法國格拉姆國立音樂(lè )創(chuàng )作中心

6、grams───n.克（gram的復數形式）；n.(Grams)人名；(德、英)格拉姆斯

7、grana───n.[細胞]基粒（granum的復數形式）；n.(Grana)人名；(法、葡、意、塞)格拉娜(女名)，格拉納

8、drama───n.戲劇，戲劇藝術(shù)；劇本；戲劇性事件；n.(Drama)人名；(剛(金))德拉馬

9、gramp───n.（非正式）爺爺，外公；n.(Gram)（美）格蘭普（人名）

2、地球科學(xué)研究中的超級計算

王群

1 緒論

包括地質(zhì)、地理、大氣、海洋等眾多學(xué)科在內的地球科學(xué)，是自然科學(xué)中直接面向人類(lèi)與自然關(guān)系的部分。地球科學(xué)不僅是認識地球固態(tài)、液體和氣態(tài)各圈層及其與人類(lèi)關(guān)系的渠道，而且通過(guò)找礦勘探、氣象預測、水文、測繪、地震等學(xué)科的科技實(shí)踐活動(dòng)，在資源、能源、環(huán)境和防災、減災等方面直接為社會(huì )經(jīng)濟服務(wù)。

衛星通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和計算機技術(shù)，改變傳統地學(xué)研究的模式。遙感、信息技術(shù)和各種實(shí)時(shí)觀(guān)測、分析技術(shù)的發(fā)展，使地球科學(xué)進(jìn)入了覆蓋全球、穿越圈層，亦即地球系統科學(xué)的新階段，從局部現象的描述推進(jìn)到行星范圍的機理探索，獲得了全球性和系統性的信息。

在應用方面，地球科學(xué)的作用幾乎無(wú)所不在，從采掘業(yè)、工業(yè)、農業(yè)到建設規劃、旅游和軍事，都是地球科學(xué)施展的領(lǐng)域。而且，隨著(zhù)社會(huì )發(fā)展而出現的環(huán)境惡化和自然災害后果的加重，使得原來(lái)主要面向資源的地球科學(xué)朝環(huán)境和減災防災發(fā)展，從而拓寬了地球科學(xué)為社會(huì )服務(wù)的領(lǐng)域。

現代化的探測手段、信息技術(shù)的應用，生成了PB/TB級的地質(zhì)空間數據，需要萬(wàn)億次以上的超級計算機處理和解釋、存取和利用。另一方面，數字信息和通信環(huán)境的發(fā)展，也改變了傳統基礎學(xué)科研究的手段和方法，一個(gè)多學(xué)科交叉的研究隊伍是完成大型科學(xué)研究和工程實(shí)現的重要保證。先進(jìn)的超級計算機和網(wǎng)格計算技術(shù)為基礎交叉學(xué)科的研究提供一個(gè)多學(xué)科共享資源平臺。2002年以來(lái)，美國、英國、日本、澳大利亞和歐盟都啟動(dòng)“e-Research”或“e-Science”項目，投資額從1億到10億美元不等，其目的是利用網(wǎng)格技術(shù)和中間件技術(shù)把全國或區域范圍的大學(xué)或研究室的超級計算機連接起來(lái)，形成一個(gè)虛擬的協(xié)同多學(xué)科資源共享平臺。與此同時(shí)，先進(jìn)發(fā)達國家正在建立以地球科學(xué)為核心的多學(xué)科資源共享平臺。

2 超級計算機

正如Moore定律的解釋?zhuān)嬎銠C的運行速度正快速增加（每18個(gè)月增加一倍），制造費用急劇下降，超級計算成本趨于合理，購買(mǎi)一個(gè)萬(wàn)億次計算能力的超級計算機，目前我國大多數大學(xué)可以支付得起。根據超級計算機的性能最新統計TOP500 顯示（截至2004年12月），其中358臺是2004年最新安裝的，2003年安裝了95臺。兩者相加占世界最快500臺計算機的90%以上，如表1所示。加快計算機的速度在技術(shù)上已不是難題，關(guān)鍵是軟件系統的開(kāi)發(fā)，而這正是我們的薄弱環(huán)節。

在基礎學(xué)科研究領(lǐng)域，地球科學(xué)是應用超級計算機最多的領(lǐng)域。根據TOP500的最新統計（截至2004年12月），如表2所示，在最高性能的500臺超級計算機中，地球物理占了51臺，占總數的10%以上。如果加天氣和氣象研究、天氣預報等，地球科學(xué)占用的超級計算機的比例還要大。

表1

表2

目前我國許多大學(xué)和研究機構也開(kāi)展了超級計算體系結構的研究，例如，以L(fǎng)inux操作系統為主的集群式計算機結構體系。這種體系在大型計算機和超級計算機昂貴時(shí)，為超級計算任務(wù)提供了一個(gè)可行的解決方案。但是現在已不能滿(mǎn)足更大規模計算的要求。其主要問(wèn)題是性能比差，可靠性低，維護困難，擴展性差，安全性差，研究人員在系統的構造上花太多的精力，費用也不一定低。

2003年，美國兩院院士、美國《時(shí)代》周刊封面人物陳世卿博士回到中國，在深圳蜆殼星盈公司發(fā)明了超級刀片計算機。陳世卿博士亦是世界著(zhù)名CRAY超級計算機CRAY-MP和Y-MP開(kāi)發(fā)的領(lǐng)導者。

超級刀片計算機的“刀片”設計理念類(lèi)似于噴氣發(fā)動(dòng)機的渦輪“葉片”。這些“葉片”隨時(shí)可以取下來(lái)更換，將它們絞合在一起便產(chǎn)生強大的動(dòng)力。超級刀片計算機充分運用了這種設計理念，深入淺出，化繁為簡(jiǎn)，采用全新的技術(shù)，對計算節點(diǎn)的升級只需要增加“刀片”不需要重新布線(xiàn)和配置。這種計算機如同發(fā)動(dòng)機上插滿(mǎn)了一個(gè)個(gè)“刀片”，每個(gè)“刀片”就是一個(gè)運算單元，理論上可以無(wú)限擴充，而且可以在不停機的情況下隨時(shí)增加和更換。超級刀片計算機采用了嶄新的設計理念和系統架構，運算速度可超過(guò)每秒50萬(wàn)億次浮點(diǎn)數，達到了美日等先進(jìn)國家超級計算機的水平。超級刀片計算機具有持久的生命力，安全可靠，合理的價(jià)格性能比，實(shí)時(shí)協(xié)同模式等性能。

3 地球科學(xué)研究的超級計算問(wèn)題

地球科學(xué)研究的超級計算問(wèn)題包括：地震數據處理和解釋、遙感信息處理和解釋?zhuān)笠幠５乩硇畔⑾到y，地質(zhì)空間數據處理和可視化，地球、大氣和海洋等各種自然現象動(dòng)態(tài)模擬，如地震，洪水，沙塵暴等，工程地質(zhì)結構模擬，材料分子動(dòng)力學(xué)模擬等等。另外，在地球科學(xué)的研究中，有許多超級計算涉及多學(xué)科，跨學(xué)科問(wèn)題。有些問(wèn)題是實(shí)時(shí)的，協(xié)同工作流模式。

4 基于高性能網(wǎng)絡(luò )的超級計算

隨著(zhù)計算機和信息技術(shù)的發(fā)展和應用，特別是高速網(wǎng)和相關(guān)設備的建設和應用，已經(jīng)深刻地影響到科學(xué)研究的方法，改變了研究的手段，同時(shí)，導致了e-Research和e-Science概念的出現。

e-Science是對一個(gè)超大規模的、需要全球科學(xué)家協(xié)同合作的、利用互聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)技術(shù)的科學(xué)研究基礎設施的定義。這些協(xié)同科學(xué)研究的一個(gè)最典型的特征是，科學(xué)家需要存取海量級的數據集，利用獨特的科學(xué)研究設施，消耗大量的科學(xué)計算資源，執行高性能的分析、建模和可視化顯示。這種超大規模的研究的另一個(gè)重要方面是為科學(xué)家和跨學(xué)科之間的信息交流，新概念萌發(fā)提供了學(xué)科交叉的平臺。

e-Research是e-Science更一般的定義和概括，它包含了非理科研究的行為和活動(dòng)。例如e-Research包括人類(lèi)學(xué)和社會(huì )學(xué)的研究，為了協(xié)同工作和知識共享，e-Research也有利用分布式計算資源的特征。

網(wǎng)格技術(shù)（Grid Technologies）在e-Research和e-Science的發(fā)展中扮演了一個(gè)重要角色。與顧客和企業(yè)可以獲取電力供應一樣，網(wǎng)格使研究員和研究機構以某種規定的方式，存取網(wǎng)絡(luò )上分布的數據倉庫，特殊的科學(xué)設備，獲取知識服務(wù)，以及共享強大的計算功能。他們可以實(shí)現靈活多變的、安全的知識共享，并且在個(gè)體研究者、研究機構以及資源動(dòng)態(tài)組合中，協(xié)調科學(xué)研究問(wèn)題的求解。這種方式通常也稱(chēng)為虛擬組織（Virtual Organization）。

計算基礎設施（Cyberinfrastructure）代表了一個(gè)由分布式計算機、信息和通信技術(shù)組建的、新型的、虛擬科學(xué)和工程知識環(huán)境。它實(shí)現了一個(gè)高效，多種形式進(jìn)行科學(xué)研究的平臺。

科學(xué)家通過(guò)對新知識的挖掘、交互式建模、利用仿真和模擬工具、共同協(xié)作解決復雜的科學(xué)和工程技術(shù)問(wèn)題，這些導致了基礎科學(xué)研究設施正在發(fā)生變化。復雜的科學(xué)和工程技術(shù)問(wèn)題要求我們的新型基礎科學(xué)研究設施必須是跨學(xué)科的、分布式的、集成共享平臺。天文學(xué)（Astronomy）、生物學(xué)（Biology）、地球科學(xué)（Geosciences）、公共衛生（Public Health）和納米材料（Nano-materials）通常都需要實(shí)現信息集成、數據分析和安全的知識共享。它們都需要安全地、可操作地、連續地存取物理設備（例如計算機、磁盤(pán)陣列、儀表儀器等）、數據和信息（大量的數據集、商業(yè)和科學(xué)數據庫、信息和軟件庫，視頻和圖像庫）以及特定的專(zhuān)家和學(xué)者。

e-Research中間件是具有特定功能的軟件，該軟件為整個(gè)計算基礎設施上的應用系統、計算資源、研究機構和個(gè)人之間的知識管理、知識共享、任務(wù)合作提供標準的通用工具和服務(wù)，它是e-Research計算基礎設施的重要組件。

美國、英國、歐洲共同體、日本等都實(shí)施了龐大的e-Research計算基礎設施的研究計劃，他們希望計劃可以增加國家長(cháng)期的經(jīng)濟繁榮以及發(fā)揮基礎設施所提供的知識分布的功力。許多研究計劃已經(jīng)研發(fā)出了重要的中間件，一些項目是國家之間的合作計劃，或交流項目，共同開(kāi)發(fā)跨大洲的通用中間件。

通過(guò)國家自然科學(xué)基金（NSF）的資助，美國目前正在考慮每年增加投資10億美金建造和開(kāi)發(fā)一個(gè)高性能計算基礎設施計劃（Advanced Cyberinfrastructure Program），其中的三分之一（大約3.95億美元）將投到中間件的技術(shù)研究以及相應的開(kāi)發(fā)活動(dòng)中。表3列舉了一些重要的e-Research基礎設施研發(fā)計劃以及大約投入到中間件研發(fā)經(jīng)費。

表3

雖然我國在計算基礎設施（Cyberinfrastructure）建設中投入了一定的研究經(jīng)費，但是報告顯示有效地利用它獲取研究資源的效率是較低的、耗時(shí)的，需要較多的人力。用戶(hù)迫使使用不可靠的、手工的方法去發(fā)現合適的資源；有時(shí)需要與資源的擁有者協(xié)商；有時(shí)需要通過(guò)低效、耗時(shí)、昂貴的手段利用這些資源；有時(shí)甚至需要跨洲飛行。對存取高速網(wǎng)上資源、設備、服務(wù)和數據缺乏足夠的認識，導致了我們失去了很多機會(huì )。另外，用戶(hù)也給系統的安全帶來(lái)了許多不確定因數，需要防止非授權人員對資源的入侵。由于標準化、系統支持和維護以及用戶(hù)界面的不完善，在支持和維護軟件過(guò)程中研究人員需要投入更多的時(shí)間和精力。

地球科學(xué)需要有一個(gè)互信的、協(xié)同的、交互的、基于高速網(wǎng)的資源環(huán)境，為軟件服務(wù)提供支持的中間件可以達到該目的。雖然我國ICT（Information and Computer Technology）研究人員對許多中間件的關(guān)鍵技術(shù)和服務(wù)做了大量的調查研究，但他們大多是學(xué)科單一的研究小組和企業(yè)，缺乏中心協(xié)調和一個(gè)特殊應用的驅動(dòng)。因此，在我國中間件研究項目?jì)炔恳约芭c國際中間件研究項目之間，都應該建立更多的協(xié)調機制。當前，我國對中間件基礎設施研究的資助基金是有限的、支離破碎的，從而導致了一些項目的重復和低效。

我國需要一個(gè)公開(kāi)中間件研究計劃（Open middleware program），它可以保證這些研究活動(dòng)的集成和整體協(xié)調，可以把現有的傳統中間件擴展和改造成符合國際標準的OMP（Open middleware program）體系結構，并提供特殊應用領(lǐng)域的服務(wù)。該中間件研究計劃還將識別和填補我們與國際中間件研究技術(shù)的差異，把目前研究項目的軟件更新到可以被e-Research研究機構應用的軟件。

目前的網(wǎng)格服務(wù)中間件（身份管理，存取控制，供貨管理，預訂服務(wù)，通知服務(wù)），當運行在現有的計算基礎設施的時(shí)候，是很脆弱的，不可靠的。網(wǎng)格服務(wù)組件需要工程化，使組件更魯棒，更可靠。用戶(hù)可以完全透明地存取網(wǎng)格共享的設備、計算和數據資源。我們需要擴大網(wǎng)格服務(wù)中間件的研究和投資力度，提高它的標準化、魯棒性和可用性。

實(shí)施公開(kāi)中間件計劃重要目的之一是解決和完善OGSA網(wǎng)格服務(wù)之間的界面、基于因特網(wǎng)的應用層中間件、數字圖書(shū)館和信息管理服務(wù)、知識服務(wù)管理等。在過(guò)去的幾年里，全球網(wǎng)格聯(lián)盟GGF（Global Grid Forum）開(kāi)發(fā)了網(wǎng)格基礎設施技術(shù)要求（Grid infrastructure specifications），例如Globus Toolkit和Open Grid Services Architecture（OGSA）。全球網(wǎng)格聯(lián)盟（包括Globus聯(lián)盟，HP和IBM）集聚在一起開(kāi)發(fā)符合WSRF（WS-Resource Frame-work）形式的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)。這也將使得網(wǎng)格研究機構牽動(dòng)W3C和OASIS開(kāi)發(fā)的技術(shù)和工具，現已吸引到大量的工業(yè)界投資。WSRF和相關(guān)的技術(shù)要求目前還不是一個(gè)工業(yè)標準，OMP的作用之一跟蹤這些發(fā)展，確保它們反映和了解我國e-Research和網(wǎng)格技術(shù)的現狀。

現有的中間件的工具和服務(wù)應該重新認識，并使它們更加可靠、實(shí)用。

現有的中間件的工具和服務(wù)應該更具有可操作性、共享性、客戶(hù)化，并且能夠與更大的框架集成、與網(wǎng)格環(huán)境集成。

為此，需要開(kāi)發(fā)新的中間件工具和服務(wù)。在缺乏以下功能的情況更應該考慮開(kāi)發(fā)新的中間件：網(wǎng)格安全，網(wǎng)格管理和組裝，服務(wù)適應的質(zhì)量，工作流引擎，協(xié)同工具，多媒體語(yǔ)義索引，智能服務(wù)發(fā)現，決策支持和假設測定軟件，數據和知識的驗證和校訂，自動(dòng)表示機制，協(xié)同可視化，模擬和仿真以及為應用系統科學(xué)家設計的高端網(wǎng)格用戶(hù)界面。

在領(lǐng)域特殊的科學(xué)數據倉庫中存在大量的異構數據集，例如空間數據、時(shí)間數據、圖像、視頻、音頻、3D、光譜、圖形和多媒體等，這些數據應該能存取、共享以及與其他領(lǐng)域的信息資源、數字圖書(shū)館（發(fā)表的文章和論文）和網(wǎng)站集成。

知識網(wǎng)格層需要加入到現有的計算和數據網(wǎng)格中，這將涉及定義知識管理服務(wù)和網(wǎng)格管理之間的界面以及實(shí)現知識網(wǎng)格服務(wù)和網(wǎng)格環(huán)境的集成。

加大研究工作的協(xié)調和增加資金的投入可以防止工作的重復，縮小與國際的差距。

5 協(xié)同計算中間件

理論上講，中間件處在用戶(hù)之間、應用系統之間，或用來(lái)解決復雜科學(xué)和工程問(wèn)題的資源之間（見(jiàn)下圖）。中間件提供了一組通用的服務(wù)和工具，容許研究人員和應用系統在處理計算、數據倉庫、其他分布資源時(shí)，就好像它們是一個(gè)超大型的虛擬設施。中間件把一組應用系統需要的核心服務(wù)放在一個(gè)標準的、無(wú)所不在的容器中。這種通用的服務(wù)品簡(jiǎn)化了應用系統的開(kāi)發(fā)，提供了系統的魯棒性和交互操作性，減少了許多重復的工作，并在各方面提高效率。

計算基礎設施的關(guān)鍵組件圖

雖然這里把中間件分為三個(gè)服務(wù)和工具類(lèi)型，但是還有一些其他傳統的方法劃分中間件的空間。另外，有些組件（例如，安全、語(yǔ)義、來(lái)源等）實(shí)際上橫跨在所有三個(gè)分類(lèi)。

網(wǎng)格服務(wù)和資源管理中間件：該中間件包括一個(gè)公開(kāi)網(wǎng)格服務(wù)設施OGS（Open Grid Services Infrastructure），提供網(wǎng)格數據和計算資源之間的以及使用這些資源高端應用服務(wù)之間的存取、通信、安全、認證、記賬和協(xié)調服務(wù)。計算和數據網(wǎng)格依賴(lài)網(wǎng)格服務(wù)中間件，因而又稱(chēng)該層為資源管理中間件（Resource Management Middleware）。

知識管理中間件：該中間件提供了大量的服務(wù)和工具，以實(shí)現對各種類(lèi)型的大型數據倉庫和視頻信息存儲倉庫的索引、歸檔、查詢(xún)、分析、集成、管理和表示等。這些工具可以實(shí)現對多學(xué)科的數據集的整合和自動(dòng)索引，并且實(shí)現交互式分析、建模和可視化。工具還可以挖掘、獲取和發(fā)布新層次的知識，共享新的注釋。

協(xié)同中間件：該中間件提供服務(wù)和工具以支持形式和非形式化的，實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)的協(xié)同活動(dòng)，這些活動(dòng)可能出現在遠程科學(xué)家之間、研究機構之間或資源（動(dòng)態(tài)，可擴展的虛擬組織）之間。表4列出了這些中間件的基本功能，它們是該研究項目典型需要集成和需要研發(fā)的。

表4

續表

6 結論

地球系統科學(xué)的發(fā)展在經(jīng)濟社會(huì )可持續發(fā)展中占有重要地位。

地球系統科學(xué)的研究需要應用大型科學(xué)儀器設備和超大規模計算設施，處理PB、TB級地質(zhì)空間數據集。

現代地球系統科學(xué)研究涉及大量的多學(xué)科和交叉學(xué)科的問(wèn)題求解，因此需要一個(gè)協(xié)同多學(xué)科資源共享平臺和使用該平臺的技術(shù)標準和規范。

地球系統科學(xué)的研究不應是一個(gè)孤立的行為，應與世界聯(lián)合共同研究，該資源共享平臺可以參與世界e-Research和Geo Grid網(wǎng)格建設中去。

我國地球系統科學(xué)基礎研究的超級計算設施較差，特別是大學(xué)里，需要加大投入和整合我們的基礎研究資源。

建立以地球科學(xué)超級計算和地質(zhì)空間數據處理為目的的基礎研究平臺。

實(shí)現地球科學(xué)基礎研究為目的的多學(xué)科資源共享環(huán)境和地學(xué)網(wǎng)格計算環(huán)境。

開(kāi)展超級并行計算、分布式協(xié)同處理、多學(xué)科資源共享的中間件研發(fā)以及相關(guān)的應用基礎研究。

為參加更大規模的國家乃至世界級科學(xué)研究網(wǎng)格計算（e-Research Grid R＆D）奠定基礎。

參考文獻

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