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

网格计算的兴起与挑战

随着计算机网络变得更廉价、更强大，一种新的计算范式正准备改变科学和工程实践。如今的科学不仅依赖于个别实验者和理论家的努力，还在很大程度上基于计算、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持续呈指数级提升，但计算资源仍无法满足科学家的需求。

例如，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，现在他们希望计算复杂大分子组合的结构，并筛选数千种候选药物。个人计算机现在配备高达100GB的存储，这与1990年整个超级计算机中心的存储量相当。但到2006年，一些物理项目，如欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC），每年将产生数PB（1PB = 10¹⁵字节）的数据。一些广域网现在的运行速度为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合作处理PB级数据集，现在需要数十Gbps的速度。

网格计算的概念与潜力

许多人所说的“网格”为克服这些进步障碍提供了潜在途径。网格建立在互联网和万维网上，是一种新型基础设施。它通过提供可扩展、安全、高性能的机制来发现和协商对远程资源的访问，有望使科学合作能够以前所未有的规模共享资源，并使地理上分散的群体能够以以前不可能的方式合作。

资源共享的概念并不新鲜。1965年，麻省理工学院的费尔南多·科尔巴托（Fernando Corbató）和Multics操作系统的其他设计者设想计算机设施能像电力公司或自来水公司一样运行。1968年，J. C. R. 利克莱德（J. C. R. Licklider）和罗伯特·W·泰勒（Ro