中国计算机报
在古希腊，亚里士多德观察到星星在夜空中移动，因而提出地球占据了宇宙的中心
位置。然而数个世纪后，天文学家开始使用新的技术如天文望远镜来进行更复杂的观察
。这些观察提供了关于宇宙的新认识——最初导致的是哥白尼在1543年提出的太阳中心
假说，最终是今天占统治地位的“宇宙大爆炸”理论。
理论模型填补空白
如今，通过发展新技术来提高我们的观测能力仍然是增加科学认识的一个关键部分
。然而，在一些领域——例如量子化学领域，科学家们研究的是不稳定、转瞬即逝的分
子——对结果进行观测是非常困难的。在这种情况下，计算分析提供了研究高活性化合
物的性质和反应过程的新方法，并能够通过这种方式进行实验。日本高级工业科学和技
术国家研究院（AIST，日本最大的政府研究机构）帮助量子化学家使用Gaussian软件来
研究这些不稳定分子。Gaussian软件是一个基于计算化学代码的通用量子化学仿真程序
，广泛应用于量子化学领域。这一软件可以支持广泛的理论建模和半经验模型——这使
得研究人员能够很详细地研究分子轨道并克服实时观测的挑战。
从全球获取计算能力
到目前为止，传统的分子分析方法——使用独立的工作站和服务器来收集结果和处
理数据——已经开始妨碍化学家们进行有效的合作。由于不能参考其他研究人员对相似
分子的计算结果，科学家们常常被迫从头开始进行几乎完全相同的计算。
另外，量子化学计算——例如分析蛋白质、酶和纳米管——通常需要巨大规模的计
算资源。这种复杂计算要求要有上百兆字节的内存和数十亿字节的硬盘空间。甚至在大
型并行服务器上运行时，处理过程也要耗费数天或数周才能完成。
为了使化学家们获得进行高级研究和有效合作所需的庞大计算能力，AIST开发了量
子化学网格门户系统。这是一种世界范围的异构计算资源网络，它允许全球的科学家们
通过一个安全、对用户友好的Web门户共享处理资源，访问Gaussian软件。
AIST还打算在今年增加一台每秒可进行11万亿次计算的基于Linux的超级计算机。并
通过在一个巨大的计算网格中将这一系统与其它非Linux系统集成在一起，加快公司、学
术机构和政府之间的合作，支持在网格技术、生命科学、生物信息学以及纳米技术领域
的研究。
通过合作进行高级研究
利用网格计算，AIST现在允许全球的科学家一起工作，并以相互的发现为研究依据
。因为这一网格允许研究人员将计算结果累积到数据库中，所以它可以帮助实现全球合
作，极大地减少了复杂问题的计算时间。这一为量子化学研究提供的强大、富于弹性的
平台能够帮助众多的科学家进行理论建模，使得科学家们在研究各种现象时能够超出观
测的限制，从而增加人类的认识。
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