7、网格计算：21世纪科学的新基础设施

网格计算：21世纪科学的新基础设施

一、网格计算的需求背景

随着计算机网络成本降低且性能增强，一种新的计算范式正准备改变科学与工程实践。如今的科学研究，既依赖于单个实验者和理论者的努力，也同样依赖于计算、数据分析和协作。然而，尽管计算机性能、数据存储和通信能力呈指数级提升，但计算资源仍无法满足科学家的需求。

举例来说：
- 计算能力方面 ：2001年的个人计算机速度与1990年的超级计算机相当。但在10年前，生物学家满足于计算单个分子结构，如今却要计算复杂大分子集合的结构并筛选数千种候选药物。
- 数据存储方面 ：现在个人计算机的存储容量最高可达100GB，相当于1990年整个超级计算机中心的存储量。但到2006年，包括欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）在内的多个物理项目，每年将产生数PB（1PB = (10^{15})字节）的数据。
- 网络通信方面 ：一些广域网现在的运行速度达到155Mbps，比1985年连接美国超级计算机中心的56Kbps快了三个数量级。但科学家要与全球同事协作处理PB级数据集，现在需要数十Gbps的网络速度。

二、网格计算的定义与潜力

“网格”为克服这些进步障碍提供了一种潜在解决方案。它基于互联网和万维网构建，是一类新的基础设施。通过提供可扩展、安全、高性能的机制来发现和协商对远程资源的访问，网格有望让科学合作以空前规模共享资源，使地理上分散的团队能够以以前无法实现的方式合作。

其实，共享分布式资源的概念并不新鲜。1965年，麻省理工学院的费尔南多·