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World File Search System亿倍
聚变能源的无限潜力” 6 月 13 日星期二
这些力会产生极高的压力和温度。1 我们的太阳内部温度为 2700 万华氏度，核心压力约为地球大气压的 3400 亿倍。2,3 在这些极端条件下，太阳核心中的氢原子被压缩并最终融合在一起，这一过程会以伽马射线光子和中微子的形式释放出大量能量。4 这种聚变能传播到太阳表面，是太阳发光的来源。5 几十年来，科学家和工程师不断突破实验物理学的界限，复制这种反应并将其用作能源。聚变反应堆给社会带来的潜在利益难以估量；燃料丰富且可广泛获取，碳足迹可以忽略不计，其相关的核废料和防扩散问题也微乎其微。6,7 尽管有这些激励措施，尽管该领域最近取得了里程碑式的成就，但聚变能科学仍然是当今实验物理学中最具挑战性的领域之一。陆地反应堆实现核聚变的关键基准被称为“点火”。点火定义为核聚变反应产物足以在没有外部能量输入的情况下维持等离子体温度和反应本身的点。8 换句话说，当反应产生的能量大于其消耗的能量时，即达到点火。通常，维持该反应所需的条件描述为：温度 (T)、等离子体密度 (n) 和约束时间 (t)。在过去的 50 年里，(n) 和 (T) 已经得到了相当完善的定义。9 核聚变能科学中剩下的一个核心挑战是第三个量：(t)。10 这是指核聚变产物在反应离子等离子体内的停留时间。11 为了产生大量的能量，需要时间来让核聚变反应发生。12 在我们的太阳内部，引力约束足以满足这一要求。在地球上，需要其他约束机制。两种主流约束机制是惯性和磁约束。 13 惯性聚变应用
揭示癌症、药物输送等的分子动力学……
通讯作者* 博士研究员，威斯康星大学密尔沃基分校生物医学工程系，电子邮箱：bozorgp2@uwm.edu 简介 经典分子动力学 (MD) 依靠原子间势（力场）严格模拟固体和流体的热力学、机械和化学特性。该势根据原子位置和其他属性定义系统的能量。早期应用包括研究固体中的辐射效应和简单流体的动力学，凸显了该方法的多功能性 [1-3]。自诞生以来，分子动力学已广泛应用于物理、化学、生物、材料科学和相关领域。在水净化等纳米技术领域 [4]，分子动力学还可以在原子水平上理解纳米粒子的行为方面发挥关键作用，有助于深入了解纳米粒子的结构稳定性、表面属性以及与周围分子的相互作用。它将系统建模为粒子（通常是原子）的集合，并通过在多个时间步长上对牛顿方程进行数值积分来计算它们的时间演化。原子上的力由定义势函数的解析方程的导数决定。这种方法计算效率高，特别是对于分子液体和固态金属，可以准确捕捉电子介导的原子相互作用。标准工作站上的 MD 代码可以高效模拟具有 10,000 到 100 万个原子的系统，覆盖皮秒到微秒内重要物理和化学现象的相关长度和时间尺度 [5-8]。MD 模拟的流行可以归因于它们与摩尔定律和广泛并行性推动的显著计算进步的兼容性。在过去的几十年里，传统 CPU 和最近的 GPU 都经历了大幅提速。例如，1988 年，8 处理器的 Cray YMP 实现了 2 千兆次浮点运算的 Linpack 速度，而在 2012 年，单个具有 16 个内核的 IBM Blue Gene/Q CPU 达到了 175 千兆次浮点运算。最大的 BG/Q 机器 Sequoia 拥有近 100,000 个 CPU。预计在未来一两年内，基于 GPU 的超级计算机将达到百亿亿次浮点运算 (10−18) 的速度，这意味着最强大的超级计算机在短短 30 年内速度将提高 5 亿倍。这一趋势还转化为台式机和小型集群的速度提升，可供更广泛的科学计算社区使用 [9, 10]。MD 的计算效率源于其每个时间步的成本线性扩展为 O(N)，对于具有短程相互作用的模型，这是由于在指定的截止距离内相邻原子的数量有限。即使对于长程库仑相互作用，MD 也表现出有效的扩展性，对于基于 FFT 的方法（如粒子网格 Ewald），其成本为 O (N log N)
向 2018 届毕业生致敬 - 密歇根大学毕业典礼
生命科学家、密歇根大学校友、哈佛医学院布莱根妇女医院病理学教授 David Walt 通过其开创性的研究彻底改变了基因和蛋白质组学分析。他还是哈佛大学 Wyss 研究所的 Hansjörg Wyss 生物启发工程教授和霍华德休斯医学研究所教授。Walt 教授出生于底特律，六岁时搬到了南菲尔德。他于 1974 年获得密歇根大学化学学士学位，1979 年获得纽约州立大学石溪分校化学生物学博士学位，并在麻省理工学院从事博士后研究。他自 1981 年起在塔夫茨大学任教，直至 2017 年加入哈佛大学。1996 年，Walt 博士发明了比以前用于跟踪和筛选细胞的微孔阵列小 30 亿倍的微孔阵列他的创新成果现已成为基因测序的黄金标准，加速了国际 HapMap 项目在识别人类遗传变异方面的成功。全球数以千计的研究人员正在使用他创立的 Illumina 公司商业化的 BeadArray 平台来改善粮食生产、动物育种和人类健康，包括确定糖尿病和各种癌症等疾病的原因。Walt 教授还是 Quanterix Corp. 的科学创始人，该公司在蛋白质诊断方面也发挥了类似的作用，他还是另外两家生命科学初创公司的联合创始人。他发表了 300 多篇论文，拥有近 100 项专利。Walt 教授是密歇根大学生命科学研究所科学顾问委员会和领导委员会的成员，并曾担任化学系顾问委员会和文学、科学与艺术学院院长顾问委员会成员。他和他的妻子 Michele May 是密歇根全国竞选领导委员会和新英格兰竞选领导委员会的成员。他们共同创立了 May-Walt 夏季化学学者基金来支持学生研究。他被任命为霍华德·休斯医学教授，因为他致力于改善科学、技术、工程和数学教育，包括鼓励本科生和博士后研究人员与 K-12 学生合作并激励他们学习科学的项目。Walt 教授目前是美国国家癌症研究所外部联盟指导委员会的成员，他曾担任美国国家科学、工程和医学院化学科学和技术委员会联合主席，最近还担任美国国家科学院中心多学科工程研究未来愿景委员会联合主席。他是美国国家工程院和美国国家医学院院士，也是美国艺术与科学学院院士。美国医学和生物工程研究所和美国国家发明家学会的荣誉。他曾获得美国化学学会创造性发明奖和凯瑟琳·C·哈奇创业成功奖等荣誉。