NASA 发布 Athena：用于太空探索与气候科学的新一代超级计算机
NASA 正式宣布部署其最新、最强大的计算资产——Athena 超级计算机。Athena 位于加州硅谷 Ames Research Center 的模块化超级计算设施内，代表了高端计算能力 (HECC) 项目的一次重大飞跃。该先进系统旨在满足现代航空航天和行星科学日益增长的需求，现已投入使用，支持需要前所未有的处理能力的新一代任务，以应对深空探索和地球气候分析的复杂挑战。
Athena 的推出正值 NASA 的关键时刻，该机构正深入推进 Artemis 时代，并扩大对高保真地球科学的关注。这些领域的现代研究会产生海量数据，超出了传统计算架构的能力。通过提供坚实的数字基础，Athena 确保科学家和工程师拥有必要的工具，能够比以往更精确地模拟复杂的物理现象——从超音速飞行的湍流空气动力学到火星进入、下降和着陆的复杂变量。
技术规格与运行效率
Athena 不仅仅是名义上的继任者，更是硬件架构和运行理念的重大升级。该系统的峰值性能超过 20 petaflops（每秒千万亿次浮点运算），每秒能够执行数千万亿次计算。这一基准使其处于该机构计算集群的前沿，超越了其前身 Aitken 和 Pleiades 系统的性能指标。在最初的测试阶段以及随后的 2026 年 1 月正式上线期间，Athena 展示了处理高吞吐量工作负载的卓越能力，同时保持了显著降低的能耗。
运行效率是 HECC 团队的主要设计目标。通过利用 Ames Research Center 的模块化基础设施，NASA 优化了运行如此规模机器所需的冷却和配电系统。这种方法不仅降低了该机构超级计算的公用事业成本，还符合更广泛的联邦可持续和绿色计算倡议。该设施的模块化特性允许更灵活的硬件循环，确保 NASA 能够集成新兴技术，而无需进行传统的、高耗能的数据中心扩建。
气候建模与地球科学
除了技术指标外，Athena 还将成为 NASA 地球科学组合的基石。其主要应用之一是促进全球天气模式和长期气候趋势的高分辨率模拟。随着地球气候变得日益多变，能够同时考虑局部天气事件和全球碳循环的预测建模至关重要。Athena 巨大的吞吐量允许研究人员运行“集合”模型——同时处理气候情景的数百种变体——以更好地了解极端天气事件发生的概率。
这些模拟对于灾难响应和减灾策略至关重要。通过分析来自地球观测卫星的海量数据集，Athena 帮助科学家识别海洋温度、冰盖厚度和大气成分的细微变化。实时或近实时处理这些数据流的能力，为决策者提供了应对环境挑战所需的高保真证据。这种计算能力将原始卫星数据转化为可操作的见解，弥合了观测与全球响应之间的鸿沟。
推进太空探索与航空航天
在太空探索领域，Athena 的角色与 Artemis 任务的成功紧密相连。设计月球和火星旅行的轨道需要模拟数百万个变量，包括引力、太阳辐射和燃料消耗。Athena 提供了改进空间发射系统 (SLS) 和 Orion 航天器设计所需的计算流体动力学 (CFD) 能力。这些模拟允许工程师在各种飞行环境中测试其硬件的“数字孪生”，在任何金属构件锻造之前识别潜在的故障点。
此外，Athena 正被用于以前所未有的细节绘制火星地形。利用来自 Mars Reconnaissance Orbiter 和其他机器人探测器的数据，该超级计算机可以生成高分辨率 3D 地图，这对于为未来的载人任务选择安全着陆点至关重要。在航空领域，Athena 支持下一代商业飞机的研发。研究人员利用该系统模拟新的机翼设计和推进系统，旨在使航空更加高效和环保，巩固了 NASA 在推进“绿色”飞行技术方面的作用。
NASA 超级计算的格局
Athena 的名称通过 2025 年全机构范围的竞赛选出，反映了它在 NASA 体系中的地位。作为希腊智慧女神和 Artemis 的同父异母姐姐，这个名字强调了该系统作为月球探索计划智力支柱的作用。在 HECC 组合中，Athena 作为 NASA 首席科学数据官办公室管理的混合战略的一部分运行。该战略将本地超级计算与商业云平台相结合，允许研究人员针对其特定需求选择最高效的环境。
“探索始终推动着 NASA 走向计算能力的极限，”首席科学数据官兼 HECC 组合负责人 Kevin Murphy 表示。通过将 Athena 集成到更广泛的计算工具生态系统中， NASA 确保了其资源的灵活性。虽然云平台在数据分发和某些类型的分析方面表现出色，但像 Athena 这样的高性能系统对于需要数千个处理器内核之间低延迟通信的大规模物理模拟的密集型“重任”来说，仍然是不可或缺的。
未来展望：AI 和数据在探索中的作用
展望未来，将人工智能 (AI) 和机器学习 (ML) 集成到超级计算中正成为一个核心主题。Athena 专为训练大规模 AI 基础模型而设计。这些模型可以筛选来自 Hubble Space Telescope 或 Parker Solar Probe 等任务数十年的存档数据，以发现人类研究人员可能遗漏的异常和模式。AI 与高性能计算之间的这种协同作用代表了科学方法的新前沿，即机器帮助确定最有希望的发现路径的优先级。
高端计算能力 (HECC) 项目的传承取决于其随所支持的任务共同进化的能力。随着 Athena 的投入运行，该机构正在为未来几十年的探索奠定数字基础。随着任务进一步深入太阳系，以及我们对地球系统的了解变得更加细致，对计算吞吐量的需求只会增加。Athena 证明了 NASA 致力于通过先进技术的力量突破人类知识的边界，确保下一次“巨大飞跃”拥有最尖端的数据科学支持。
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