IBM Softlayer云平台支持公益众筹计算 助力破解清水难题

ZDNet至顶网软件频道消息：根据7月7日在《自然纳米技术》期刊上发布的一篇论文，科学家们发现了一种新现象，能够使碳纳米管在特定条件下大幅提高滤水效率并降低成本，同时减少环境的影响。

研究人员通过IBM创建的一台虚拟超级计算机对纳米管这一在众多技术领域展现巨大潜力的材料进行了研究。基于IBM 这台超级计算机的平台，可聚合由志愿者们贡献的计算设备闲置处理能力，即利用公益众筹计算力，以支持科学家进行尖端的模拟计算。

碳纳米管 —— 一种采用类似于铅笔石墨的材料制成的微小的空心结构体，其体积非常小，因此可以滤除水流中的杂质。科学界最初认为，其狭窄的直径会减缓水流的速度。惊人的是，早期的实验表明，水在流经纳米管时，没有像预想的那样被阻碍。

为了了解原因，由清华大学科学家领导的一支国际研究团队开展了一项史无前例的大规模计算模拟研究，并得到了 IBM全球网格大同盟（WCG, World Community Grid）的支持。科学界之前进行的模拟难以对实际水流速率进行研究，因为这需要成本更加高昂的计算力。

新的模拟实验使用了IBM全球网格大同盟巨大的计算力，揭示了在特定条件下，纳米管中原子的自然、随机热振动可能对水流产生显著的影响。研究人员发现，由于摩擦减少，这些被称为声子的振动可将水分扩散的速度增强 300% 以上。

由北京清华大学微纳米力学与多学科交叉创新研究中心 (CNMM) 领导的研究人员使用IBM全球网格大同盟贡献的众筹计算能力进行了大量的模拟。世界公共网格计算拥有 300 万台互连的计算机，它们来自全球70多万名“公民科学家”志愿者。IBM 为清水计算项目提供的支持公益众筹计算的虚拟超级计算机执行了近 1 亿次计算，如果使用商业计算机执行这些计算，则成本相当于1500万美元，并且需要一台单处理器计算机运行3万7千多年。但现在，科学家们只用小部分时间就以零成本完成了这项工作。

凭借对该现象的新的认识，研究人员现在希望优化纳米管并将它们运用于改进滤水和海水脱盐系统。随着全球淡水储备量的日益减少，经过改进、成本更低的纯化工艺可以帮助人们获得饮用水和灌溉用水。目前全球近10亿人缺少安全的饮用水。

对这一现象的这一新的理解还能让我们更好地了解化学品和药品是如何穿过人体细胞壁上的微小通道，从而带来医学上的进步。通过进一步的研究，我们还可将这些发现用于改进淡水和盐水混合发电技术，即Osmotic Power 。

为这一重要研究作出贡献的国际协作者包括清华大学、伦敦大学学院、特拉维夫大学、日内瓦大学、悉尼大学、莫那什大学以及西安交通大学的研究人员。

北京清华大学微纳米力学与多学科交叉创新研究中心主任郑泉水表示：“在我们的项目以前，碳纳米管中水流的模拟只能在是高度仿真的高速流动条件下进行。正是凭借IBM全球网格大同盟的助力，清水计算项目才能得以模拟每秒只有几厘米的流速，而这才是真实的纳米管过滤器中的运行条件。

IBM全球网格大同盟由IBM设计和管理，运行在IBM可靠、稳定的SoftLayer云技术平台上，使用全球大量志愿者捐赠的计算机和移动设备的闲置时间，为科学家提供大量免费的计算力。IBM WCG软件接收小型运算任务，完成任务后将结果发回给科学家。世界公共网格计算提供的这一综合计算力已创造出地球上最强大、最快速的虚拟超级计算机之一，将科学工作推进了数百年。

过去十年里，全球约70万人和80个国家的460所院校提供的300多万台计算机和移动设备为WCG的重要项目提供了虚拟的超级计算力。自该计划开展以来，世界公共网格计算已支持了近20多个重要的研究项目，为科学研究贡献了超过100万年、价值4亿美元的计算时间，并且推动了癌症研究、艾滋病治疗、基因重组、太阳能和生态系统保护等各领域的重大科学进步。目前已完成了超过24亿项研究任务；每天处理的新任务数超过150万项。

IBM 邀请研究人员提交研究项目计划书以获得这一免费资源，并邀请公众贡献自己闲置的计算力。网址：worldcommunitygrid.org

IBM全球网格大同盟通过伯克利开放式网络计算平台 (BOINC) 运行，这是一个由加州大学柏克利分校在美国国家科学基金会（National Science Foundation）的支持下所开发的一个开源平台。