网格计算

网格计算1. 简介网格计算是指利用计算机集群或分布式计算环境进行大规模计算和数据处理的一种技术。

它通过将任务分解成多个小任务，并将这些小任务分布到计算资源丰富的多个计算节点上，从而达到分布式运算和并行计算的目的。

网格计算可以显著提高计算效率和数据处理能力，适用于科学研究、工程计算、大数据分析等各个领域。

2. 网格计算的特点•分布式资源利用：网格计算利用分布式计算资源，包括计算节点、存储节点和网络节点，可以跨越多个物理地域进行计算和数据处理。

这种资源的集中和协调使用可以提高计算能力和数据处理效率。

•任务划分和调度：网格计算通过将大任务分解成多个小任务，并通过任务调度算法，将这些小任务分布到不同的计算节点上进行并行处理。

任务划分和调度需要考虑计算节点的负载平衡和通信开销，以最大限度地提高整个计算过程的效率。

•异构计算环境：网格计算环境中的计算节点通常是异构的，具有不同的硬件配置和性能特征。

因此，在任务划分和调度时需要考虑不同计算节点的计算能力和通信带宽，以充分利用各个计算节点的资源，提高整个计算过程的效率。

•灵活性和可扩展性：网格计算环境的设计具有很好的灵活性和可扩展性。

可以根据需求增加或减少计算节点的数量，以适应不同规模的计算需求。

同时，可以根据任务的特点和资源的分布做动态的任务分配和调度，以充分利用计算节点的资源。

•安全性和可靠性：网格计算环境需要保证计算任务的安全性和可靠性。

通过合理的权限管理和身份验证，确保只有授权用户能够访问计算资源。

同时，通过冗余备份和错误恢复机制，保证计算任务的可靠性和持久性。

3. 网格计算的应用领域3.1 科学研究网格计算在科学研究中具有广泛的应用。

科学家可以利用网格计算环境进行大规模的数据处理和模拟实验，从而加快科学研究的进程。

例如，在高能物理中，通过利用网格计算，可以对大型对撞机的实验数据进行处理和分析，以验证理论模型和寻找新的粒子。

3.2 工程计算在工程领域，网格计算可以用于模拟和优化复杂的工程问题。

网格计算网格计算即分布式计算，是一门计算机科学。

它研究如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后把这些部分分配给许多计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终结果。

最近的分布式计算项目已经被用于使用世界各地成千上万志愿者的计算机的闲置计算能力，通过因特网，您可以分析来自外太空的电讯号，寻找隐蔽的黑洞，并探索可能存在的外星智慧生命；您可以寻找超过1000万位数字的梅森质数；您也可以寻找并发现对抗艾滋病毒更为有效的药物。

用以完成需要惊人的计算量的庞大项目。

目录分布式计算实践证明是的确可行的中国分布式总站及论坛参与分布式计算专业定义优点1工作原理网格计算优势1网格计算环境分布式计算分布式计算是利用互联网上的计算机的CPU 的闲置处理能力来解决大型计算问题的一种计算科学。

随着计算机的普及，个人电脑开始进入千家万户。

与之伴随产生的是电脑的利用问题。

越来越多的电脑处于闲置状态，即使在开机状态下CPU的潜力也远远不能被完全利用。

我们可以想象，一台家用的计算机将大多数的时间花费在“等待”上面。

即便是使用者实际使用他们的计算机时,处理器依然是寂静的消费，依然是不计其数的等待（等待输入，但实际上并没有做什么）。

互联网的出现, 使得连接调用所有这些拥有限制计算资源的计算机系统成为了现实。

网格计算覆盖范围那么，一些本身非常复杂的但是却很适合于划分为大量的更小的计算片断的问题被提出来，然后由某个研究机构通过大量艰辛的工作开发出计算用服务端和客户端。

服务端负责将计算问题分成许多小的计算部分，然后把这些部分分配给许多联网参与计算的计算机进行并行处理，最后将这些计算结果综合起来得到最终的结果。

实践证明是的确可行的当然，这看起来也似乎很原始、很困难，但是随着参与者和参与计算的计算机的数量的不断增加, 计算计划变得非常迅速，而且被实践证明是的确可行的。

目前一些较大的分布式计算项目的处理能力已经可以达到甚而超过目前世界上速度最快的巨型计算机。

网格计算一、网格计算的定义网格，是一个集成的计算与资源环境。

它能够充分吸纳各种计算资源，并将其转化成为一个随处可得的、可靠的、标准的，同时还是经济的计算能力。

这里的计算包括网格通信能力。

数据资料、仪器设备，甚至是人等各种相关资源。

网格计算是伴随着互联网而迅速发展起来的、专门针对复杂科学计算的新型计算模式。

基于网格的问题求解就是网格计算。

网格计算即分布式计算，是一门计算机科学，这种计算模式是利用互联网把分散在不同地理位置的计算机组织成一个“虚拟的超级计算机”，其中每一台参与计算的计算机就是一个“节点”，而整个计算是由成千上万个“节点”组成的“一张网格”，所以这种计算叫网格计算。

二、网格计算的目的网格计算的目的是，通过任何一台计算机都可以提供无限的计算能力，可以接入浩如烟海的信息。

这种环境能够使各企业解决以前难以处理的问题，最有效地使用他们的系统，满足客户要求降低他们计算机资源的拥有和管理总成本。

网格计算的主要目的是设计一种能够提供以下功能的系统：提高或拓展企业内所有计算资源的效率和利用率，满足最终用户的要求，同时能够解决以前由于计算、数据或存储资源的短缺而无法解决的问题。

建立虚拟组织，通过让他们共享应用和数据来对公共问题进行合作。

整合计算能力、存储和其他资源，能使得需要大量计算资源的巨大问题求解成为可能。

通过对这些资源进行共享、有效优化和整体管理，能够降低计算的总成本。

三、网格计算的优点这样组织起来的“虚拟的超级计算机”有两个优势。

一是数据处理能力超强；另一个是能充分利用网上的闲置处理能力。

实际上，网格计算是分布式计算的一种，如果我们说某项工作是分布式的，那么，参与这项工作的一定不只是一台计算机，而是一个计算机网络，显然这种“蚂蚁搬山”的方式将具有很强的数据处理能力。

充分利用网上的闲置处理能力则是网格计算的又一个优势。

网格计算模式首先是把要计算的数据分割成若干“小片”，而计算的这些“小片”的软件通常是一个预先编制好的屏幕保护程序，然后不同节点的计算机可以根据自己的处理能力下载一个或多个数据片段和这个屏幕保护程序。

通信网格计算的基础知识随着信息化时代的到来，计算机科学和技术的应用不断地扩大。

其中，网格计算技术不仅被广泛应用于学术、科研和工程领域，也正在逐渐地渗透到商业和社会生活中。

通信网络是实现网格计算的关键，因此掌握通信网格计算的基础知识十分重要。

本文将从以下几个方面介绍通信网格计算的基础知识：网格计算的概念、通信技术、网格计算的应用、安全性和限制因素。

一、网格计算的概念网格计算是一种将计算机资源和应用程序分布在不同地理位置，通过互联网进行交互访问和调度的计算模式。

网格计算的目的是将不同地理位置、不同组织和不同域的资源有机地集成起来，以提供高效、高质量的计算服务。

与传统的超级计算机相比，网格计算强调的是应用程序的复杂性和资源之间的分布性。

网格计算通过规范化的接口、通信和协议，使得不同的资源能够相互交流，从而充分利用分布在不同地点的、类型不同的计算机设备。

二、通信技术面对分布在不同地理位置的计算资源，通信技术的作用就显得至关重要了。

通信技术是将分散的资源集成到网格计算中的重要基础。

目前在互联网上应用最广泛的通信技术是TCP/IP协议。

TCP/IP协议是一种面向连接的协议，通过三次握手的交互方式，建立客户端和服务器之间的连接；紧接着，双方就可以开始数据传输。

TCP/IP协议实现了可靠的数据传输，但是会对延迟造成很大影响。

为了响应大规模数据处理和高性能计算的需求，还开发了一些专业的通信技术。

例如，InfiniBand、Myrinet等高速互连技术以及RDMA、Scalable Coherent Interconnect等低延迟技术。

这些技术可以有效地解决网格计算中的数据传输问题，提高数据传输的带宽和效率，从而提高了网格计算的整体性能。

三、网格计算的应用网格计算的应用十分广泛，例如：科学计算：将分散在不同国家、不同机构的超级计算机相结合，创建虚拟的超级计算机，实现高性能的科学计算。

商业计算：对机构的计算资源进行集中调度，提高计算效率和速度，加速业务流程。

⽹格计算简介
⼀、⽹格计算发展背景
计算机⼀个主要的功能就是复杂科学计算，⽽这⼀领域的主宰就是超级计算机，⽐如我国的“银河”、“曙光”等超级计算机，还有IBM的超级计算机“深蓝”。

以超级计算机为中⼼的计算模式存在明显的不⾜，它虽然是⼀个处理能⼒强⼤的“巨⽆霸”,但它造价极⾼，通常只有⼀些国家级的部门（如航天、⽓象和军⼯等部门）才有能⼒配置这样的设备。

随着⼈们越来越需要数据处理能⼒更强⼤的计算机，⼈们开始寻找⼀种造价低廉⽽数据处理能⼒超强的计算模式，最终科学家们找到了答案，那就是⽹格计算。

⼆、⽹格计算的定义
⽹格计算出现于20世纪90年代。

它是伴随着互联⽹⽽迅速发展起来的，专门针对复杂的科学计算的新型计算模式。

这种计算模式利⽤互联⽹把分散在不同地理位置的计算机组织成⼀台“超级计算机”，其中每⼀台参与的计算机就是⼀个“节点”，⽽整个计算就是由成千上万个“节点”组成的“⼀堆⽹格”，所以这种计算⽅式就“⽹格计算”。

为了进⾏⼀项计算，⽹格计算⾸先把要计算的数据分割若⼲“⼩⽚”，然后将这些⼩⽚分给分布的每台计算机。

每台计算机执⾏它所分配的任务⽚段，待任务计算结束后将计算结果返回给计算任务的总控节点。

三、⽹格计算的应⽤前景
可以说，⽹格计算是超级计算机和集群计算机的延伸。

其核⼼还是试图去解决⼀个巨⼤的单⼀的计算问题，这就限制了它的应⽤场景。

事实上，在⾮科研领域，只有有限的⽤户需要⽤到巨型的计算资源。

⽹格计算在2000年之后⼀度变得很⽕热，各⼤IT企业也都进⾏了许多投⼊和尝试，但是却⼀直没有找到合适的应⽤场景。

最终，⽹格计算在学术取得了很多进展，包括⼀些标准和软件平台被开发出来，但是在商业领域却没有普及。

网络计算的四种形式网络计算是指通过计算机网络进行信息交流和数据处理的一种计算方式。

它借助网络传输技术，将数据、计算资源和应用程序等分布式地连接起来，实现协同工作和资源共享。

网络计算具有高效、便捷、灵活等特点，已经在各个领域得到广泛应用。

根据其运行方式和计算资源的共享程度，可以将网络计算分为四种形式。

第一种形式是“客户端-服务器模式”。

这种模式中，计算资源被集中于服务器端，用户通过客户端发起请求，服务器接收请求并提供相应的服务。

这种形式的网络计算相对简单、易于管理，适合中小规模的应用场景。

例如，电子邮件传输和网页浏览就是基于客户端-服务器模式进行的。

第二种形式是“对等网络模式”。

在对等网络中，各个计算节点之间没有明确的服务器和客户端的区别，每个节点都可以提供服务和请求服务。

这种模式下，计算资源可以更好地被充分利用，提升整个系统的灵活性和可靠性。

对等网络在文件共享、即时通讯和分布式计算等方面具有广泛的应用。

第三种形式是“网格计算模式”。

网格计算是一种将分布在不同地域的计算机资源和数据存储设备通过网络连接起来，形成一个灵活可拓展的计算平台的技术。

网格计算模式强调资源的共享和协同处理，能够满足大规模科学计算和复杂数据分析的需求。

例如，气象预测、基因组学研究和高能物理实验等领域都需要利用网格计算模式进行大规模数据处理和模拟计算。

第四种形式是“云计算模式”。

云计算是一种按需提供计算资源和服务的模式，将计算机、存储设备和应用程序等资源通过互联网进行集中管理和调度。

云计算具有高度的可伸缩性、弹性和可定制性，可以根据用户需求快速分配计算资源。

公有云、私有云和混合云是常见的云计算部署方式。

云计算已经广泛应用于大数据处理、人工智能、物联网等领域。

网络计算的四种形式各有特点，可以根据不同应用场景的需求选择合适的模式。

它们都借助计算机网络提供了便捷高效的计算和通信方式，极大地推动了信息技术的发展和应用。

随着网络技术的不断进步，网络计算将继续发展壮大，为人们的工作和生活带来更多便利和创新。

网络新技术网格计算基础知识内容提要主要介绍如下内容：1）什么是网格计算2）网格计算能做什么3）主要组成部分是什么4）网格计算的标准5）现在可以建设网格了吗6）IBM为网格计算提供什么工具7）如何为我的应用提供网格功能网格的变化，可谓日新月异，相应的网格的标准、框架、实施和相应应用也飞速向前发展。

现在，网格计算的应用情形也正如web服务的早期情况，又或者是某ML，表面上看来是缓慢发展，但是，一旦出现统一的标准和工具，将会出现爆炸式的发展。

1）什么是网格计算网格计算是一项逐渐形成的技术，不同的人会给出不同的定义。

实际上，网格计算的定义很简单：使用网格计算技术，可以将一组服务器、存储系统和网络组合成一套大的系统，并提供高质量的服务。

对终端用户或者应用，网格计算象一个巨大的虚拟计算系统。

再进一步的分析，网格技术允许组织、使用无数的计算机共享计算资源，来解决问题。

被解决的问题可能会涉及到数据处理、网络或者数据存储。

这个由网格技术结合在一起的系统，可能是在同一个房间，也可能是分布在世界各地，运行在不同的硬件平台，不同的操作系统，隶属于不同的组织。

基本的思想是赋予某些用户执行一些特定的任务，网格技术将平衡这些巨大的IT资源，来完成任务。

本质上，所有的网格用户使用一个巨大的虚拟系统工作。

这听起来，非常的美好，但问题是如何让它们成为现实，这需要标准，开放的，目标统一的协议和接口。

现在标准正在制定中，并逐渐的显现出来。

反过来讲，为什么集群，连接存储设备的网络，科学的设施，网络不是网格呢？这其中的每一个都可能是网格的重要的组成部分，但他自己，却不能建立网格。

有下面几种网格类型a）计算网格，这些机器将处理数据，及其他繁重的工作。

b）抽取网格，一般情况下是从空闲的服务器和台式机上抽取CPU时间片，用作资源密集型的任务。

c）数据网格，为某一组织的数据知识库提供统一的接口，通过接口，可以查询、管理和保护数据。

更详细的了解，请参考以下网址：1）2）3）4）2）网格计算能做什么正如Internet一样，网格计算也是从研究中心和学校开始的，现在一些商业企业也在使用网格。

网格计算及其标准综述一．什么是网格网格计算是伴随着互联网而迅速发展起来的，专门针对复杂科学计算的新型计算模式。

这种计算模式是利用互联网将分散在不同地理位置的电脑组织成一个“虚拟的超级计算机”，其中每一台参与计算的计算机就是一个“节点”，而整个计算系统是由成千上万个“节点”组成的“一张网格”，所以这种计算方式叫网格计算[1]（这里并不是对于网格的定义）。

这里应该指出[2]，网格技术不同于上世纪90年代中期美国推出的Intemet2和NGI（下一代因特网），因为．二者开发的目标不同。

Intemet2和NGI的开发目标主要是提高因特网的传输速率（提高100－1000倍）以及具有更强的功能、更安全和更多的网址，实现真正意义上的信息高速公路。

为此采用新的网络协议IPV．6，其原型还是TCP/IP。

网格的开发目的是连接所有的网络资源，实现资源共享、异地协同工作，支持开放标准、功能动态变化。

它所采用的协议标准也将不同。

其最终目标是构建一台虚拟超级计算机，能实现服务点播（Service On Demand）和一步到位服务（On Click Is Enough）。

二．网格计算的发展阶段网格一词最早出现在20世纪90年代中期，而网格计算的概念在1995年的I-WAY项目中被提出。

20世纪90年代初，美国国家科学基金会（NFS），将其4个超级计算中心构筑成一个能够进行元计算（meta-computing）的整体[3]。

元计算的含义是通过网络，将计算资源连接起来，形成对用户透明的超级计算环境。

这是网格的雏型，如今这个术语已被网格计算所代替。

Sun公司技术产品营销经理PeterJeffcock认为[1]，网格计算有明显的三个阶段：①利用软件控制分布式计算系统的独立软件工程发展起来的集群网格(Cluster Grid)；②校园网格(Campus Grid)从几个建筑物或地点合并计算资源；③全球网格(Global Grid)将作为新一代网格计算概念浮现[4]。

1 什么是网格计算网格是科学家针对当今的一些科学难题于90年代初提出的新概念.它将分布在不同地理位置的计算资源包括CPU、存储器、数据库等,通过高速的互联网组成充分共享的资源集成,从而提供一种高性能计算、管理及服务的资源能力。

人们用这些资源就像用电源一样,不必计较这些资源的来源和负载情况。

通过网格计算技术，位于日内瓦的西欧高能物理研究中心工作人员，在网上操作，就可以把任务交给位于法国里昂的计算机机群上去完成，而不必花许多钱去建立一个巨大的计算机机群。

它就像使用电网上的电一样方便。

用计算网格，一方面能使人们聚集分散的计算能力，形成超级计算的能力，解决诸如虚拟核爆炸、新药研制、气象预报和环境等重大科学研究和技术应用领域的问题，另一方面能使人们共享广域网络中的异构资源，使各种资源得以充分利用。

网格是构筑在互联网上的一组新兴技术，它将高速互联网、计算机、大型数据库、传感器、远程设备等融为一体，为科技人员和普通老百姓提供更多的资源、功能和服务.互联网主要为人们提供电子邮件、网页浏览等通信功能，而网格的功能则更多更强，它能让人们共享计算、存储和其他资源。

其他当然包括通信资源、软件资源、信息资源和知识资源等，一般而言，网格就是把整个因特网整合成一台巨大的超级计算机"实现各种资源的全面共享，网格的根本特征在于实现资源共享“消除资源孤岛”。

网格计算是利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个虚拟的超级计算机，其中每一台参与计算的计算机就是一个节点，而整个计算是由成千上万个节点组成的一张网格，网格计算是分布式计算的一种方式，这种计算方式具有很强的数据处理能力，它充分利用了网上的闲置处理能力，网格计算的一个优势就是网格计算模式首先把要计算的数据分割成若干小片，而计算这些小片的软件通常是一个预先编制好的程序，然后不同节点的计算机可以根据自己的处理能力下载一个或多个数据片断或者程序，只要处于节点的计算机用户不使用计算机时，该程序就会工作，于是这台计算机的闲置计算能力就被充分地调动起来并且加以利用。

网格计算的原理与应用Introduction网络技术的快速发展已经为计算并行处理带来了新的思路和机遇之一，即网格计算。

网格计算是一种通过整合各种分散的、异构的计算机资源（包括硬件、软件、网络等）来完成大量计算任务的技术，它使得用户能够分享各种不同时间戳的计算机资源，增强了用户之间的互联互通。

网格计算的基本原理网格计算的基本思想是把各个分布在全球范围内的计算机资源和网络连接起来，形成一个统一的计算平台，便于各个用户随时随地地使用。

在网格计算中，往往有两种角色：资源提供者和资源使用者。

资源提供者提供计算机资源供用户使用，而资源使用者则利用这些资源来完成自己的计算任务。

网格计算的基本理念是资源共享，既提高了资源的利用效率，也降低了使用者的成本。

网格计算的特点网格计算与传统的超级计算机、并行计算的主要区别在于，它不需要大规模的硬件设施也不需要专门的软件开发平台。

网格计算利用各种计算机资源，通过对这些资源进行整合和管理，以达到 parallel processing（并行处理）的目的。

网格计算系统的特点可以概括为以下几点：1.异构性网格计算资源具有不同的体系结构、操作系统、网络协议和应用程序，这些差异性给资源整合和管理带来了巨大的挑战。

2.可攻击性网格计算环境是开放的、异质的和分散的，往往包括许多不安全的计算机资源。

计算任务从资源提供者到使用者的过程中，很容易受到网络攻击、数据泄露等风险。

3.可伸缩性网格计算的资源规模可以从单个计算机到全球范围内的上千台计算机不等，这种可伸缩性为用户提供了更大的计算资源，支持更复杂的计算任务。

网格计算的应用网格计算在许多领域都有广泛的应用。

以下是网格计算的一些应用。

1.科学研究网格计算为研究人员提供了处理大规模、复杂数据集的能力，例如气象、气候、化学、物理学领域的大规模模拟和分析。

2.医学研究网格计算在医学领域中发挥了重要作用，例如通过医学影像的计算处理来研究疾病的发展规律，预测疾病的治疗效果等。

网格计算即分布式计算，是一门计算机科学。

它研究如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后把这些部分分配给许多计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终结果.在生物医药方面，网格技术主要有这样两种应用。

首先，在高性能计算方面，网格技术用来进行科技数据的计算。

例如在分析水稻的基因时，如果单纯用多台计算机进行计算，那么预计需要3万个小时的工作量；而如果采用网格技术，只要400个小时就能完成。

国内的华大基因研究中心之所以能取得最终的研究成果，网格在其中扮演了重要角色。

其次，网格技术能满足生物科技对数据的存储和管理等方面相当高的要求。

生物数据由于包括物体本身、细胞、染色体、DNA、单个细胞的循环等各个方面的信息，所以非常复杂。

这样，数据库的整合就成为关键问题。

比如说，在研究水稻的蛋白结构时，可能会用到基因数据库、蛋白质数据库、基因表达数据库和蛋白质相互作用的数据库，在这种情况下，应用网格技术，能在较短时间内把需要的数据从不同的数据库中挑选出来综合在一起，省去了多次访问不同数据库的时间。

可以看出，网格计算和云计算有相似之处，特别是计算的并行与合作的特点；但他们的区别也是明显的。

主要有以下几点：首先，网格计算的思路是聚合分布资源，支持虚拟组织，提供高层次的服务，例如分布协同科学研究等。

而云计算的资源相对集中，主要以数据中心的形式提供底层资源的使用，并不强调虚拟组织（VO）的概念。

其次，网格计算用聚合资源来支持挑战性的应用，这是初衷，因为高性能计算的资源不够用，要把分散的资源聚合起来；后来到了2004 年以后，逐渐强调适应普遍的信息化应用，特别在中国，做的网格跟国外不太一样，就是强调支持信息化的应用。

但云计算从一开始就支持广泛企业计算、Web 应用，普适性更强。

第三，在对待异构性方面，二者理念上有所不同。

网格计算用中间件屏蔽异构系统，力图使用户面向同样的环境，把困难留在中间件，让中间件完成任务。

网格计算介绍及相关案例网格计算的核心思想是将计算资源（包括硬件和软件）组织成一个统一的虚拟计算环境，使得用户可以透明地获取和利用分散的、异构的计算资源。

这种分散的互联计算环境可以包括多台计算机、存储设备、网络和传感器等，这些设备可能位于不同的物理位置，由不同的管理者管理。

网格计算的目标是提供高性能、可扩展性、高度灵活和可靠的计算服务。

网格计算的运行方式可以分为两种：任务型和数据型。

任务型网格计算是将任务分解成小任务在各个计算节点上并行执行，每个计算节点独立计算一部分，并将结果返回给任务协调者进行集成。

数据型网格计算则是将数据存储在可以共享的存储设备上，各个计算节点可以根据需要访问这些共享数据进行计算。

网格计算可以应用在许多领域，下面是一些网格计算的相关案例：1.生物医学研究：网格计算可以用于模拟和分析蛋白质结构、分子动力学模拟、基因组学数据的分析和解读等。

例如，生物医学研究者可以使用网格计算来加速药物筛选和设计过程，通过对大量分子进行模拟和计算，寻找具有潜力的药物候选物。

2.天文学研究：天文学家常常需要处理和分析来自多个天文观测站的大量数据，网格计算可以帮助天文学家处理和分析这些数据。

例如，使用网格计算可以实现天体模拟、星系演化研究和脉冲星信号的检测等。

3.航空航天工程：航空航天工程常常需要进行复杂的数值模拟和工程计算，网格计算可以提供大规模的计算资源来支持这些计算需求。

例如，航空航天工程师可以使用网格计算来模拟飞机在不同飞行状态下的气动特性，以提高飞机的性能和安全性。

4.金融风险分析：金融行业需要对大量的金融数据进行分析和风险评估，网格计算可以提供高性能的计算资源来支持大规模的数据分析。

例如，金融机构可以使用网格计算来进行金融衍生品的定价和风险度量，以支持投资决策和风险管理。

5.大规模数据处理：随着数据量的不断增加，许多领域都面临着大规模数据处理的挑战，网格计算可以提供高性能和可扩展的计算资源来支持大规模数据处理。

网格计算的研究与应用随着计算机技术的发展，人们对计算的需求越来越高。

在科学研究、工程设计、大数据分析等领域，对计算资源的需求量也日益增大。

然而，传统的计算机系统已经无法满足这些需求。

这时候，网格计算这一新兴技术逐渐得到人们的关注和研究。

一、网格计算的定义和特点网格计算是一种分布式计算模型，可以把几千甚至几百万个分布在全球不同地点的计算机联接在一起，形成一个庞大而强大的虚拟计算机系统。

它采用了动态协商、任务划分、数据传输、错误处理等技术，可以实现高可靠性、高性能的分布式计算。

网格计算技术的主要特点包括：1. 分布性。

网格计算是由大量分布在不同地理位置的计算机组成的网络，这些计算机可以是超级计算机、局域网、广域网等。

2. 复杂性。

网格计算的应用范围非常广泛，通常需要处理庞大的数据集，要求计算机系统资源的利用效率高。

3. 动态性。

网格计算系统中会随时加入或退出计算机节点，因此需要具备动态调度和管理能力。

4. 安全性。

网格计算系统中的数据通常具有高度机密性，需要采用高级的加密和安全措施来保护数据。

二、网格计算的主要应用领域1. 科学研究。

网格计算技术在生命科学、气象学、物理学和地质学等领域，可以实现模拟、数据组织、分析、处理等操作，大大提高了研究效率和效果。

2. 工程设计。

网格计算技术可以帮助工程师完成复杂的计算任务，例如流体动力学分析、结构分析、优化设计等。

3. 大数据分析。

随着大数据时代的来临，数据存储和处理已成为企业最为关注的问题。

网格计算可以对海量数据进行分析和处理，为企业的决策提供支持和帮助。

4. 人工智能。

人工智能需要巨大的计算资源进行训练和运行。

网格计算可以为人工智能提供强大的计算支撑，为人工智能的发展提供助力。

三、网格计算的发展趋势网格计算技术与云计算、大数据等领域的技术相互交织，形成了一系列新的技术，如混合云、容器技术等。

网格计算将向着以下方向发展：1. 规模化。

随着计算机技术的发展，网格计算系统的规模将继续扩大，节点数量不断增加，形成更加庞大的计算网络。

网格计算高性能计算的应用需求使计算能力不可能在单一计算机上获得，因此，必须通过构建“网络虚拟超级计算机”或“元计算机”来获得超强的计算能力。

20世纪90年代初，根据Internet 上主机大量增加但利用率并不高的状况，美国国家科学基金会（NFS）将其四个超级计算中心构筑成一个元计算机，逐渐发展到利用它研究解决具有重大挑战性的并行问题。

它提供统一的管理、单一的分配机制和协调应用程序，使任务可以透明地按需要分配到系统内的各种结构的计算机中，包括向量机、标量机、SIMD和MIMD型的各类计算机。

NFS元计算环境主要包括高速的互联通信链路、全局的文件系统、普通用户接口和信息、视频电话系统、支持分布并行的软件系统等。

元计算被定义为“通过网络连接强力计算资源，形成对用户透明的超级计算环境”，目前用得较多的术语“网格计算(grid computing)”更系统化地发展了最初元计算的概念，它通过网络连接地理上分布的各类计算机（包括机群）、数据库、各类设备和存储设备等，形成对用户相对透明的虚拟的高性能计算环境，应用包括了分布式计算、高吞吐量计算、协同工程和数据查询等诸多功能。

网格计算被定义为一个广域范围的“无缝的集成和协同计算环境”。

网格计算模式已经发展为连接和统一各类不同远程资源的一种基础结构。

网络计算技术基本结构为实现网格计算的目标，必须重点解决三个问题：⑴异构性由于网格由分布在广域网上不同管理域的各种计算资源组成，怎样实现异构机器间的合作和转换是首要问题。

⑵可扩展性要在网格资源规模不断扩大、应用不断增长的情况下，不降低性能。

⑶动态自适应性在网格计算中，某一资源出现故障或失败的可能性较高，资源管理必须能动态监视和管理网格资源，从可利用的资源中选取最佳资源服务。

网格计算环境的构建层次从下至上依次为：(1) 网格结点由分布在Internet上的各类资源组成，包括各类主机、工作站甚至PC机，它们是异构的，可运行在Unix、NT等各种操作系统下，也可以是上述机型的机群系统、大型存储设备、数据库或其他设备。

网格计算法在实际测量中的应用网格计算法是一种在科学研究和工程领域广泛应用的数学方法。

它通过将复杂问题分解为多个小问题，然后在网格上进行求解，最终得到整个问题的结果。

在实际测量中，网格计算法可以用于地形数据处理、流体力学模拟、气象预测、材料科学等领域。

下面将从这些方面分别介绍其应用。

一、地形数据处理地形数据处理是测量和应用地球表面高程和地形数据的科学。

在地形数据处理中，网格计算法可以用于地图制作、地表形貌分析、地下水系统模拟等方面。

通过将地形数据离散化为一系列高程格网，可以快速准确地进行地形分析和模拟。

例如，在地图制作中，网格计算法可以将地球表面分为许多小的正方形或三角形，每个小形状都有一个高程值。

这样，就可以通过在这些小形状中存储和显示国界、道路、轨道等信息。

通过网格计算法，可以快速地生成非常精细的地形模型，为地图制作提供了重要的技术支持。

二、流体力学模拟流体力学模拟是指通过计算流体运动、热量传递、物质输运等各种现象的科学。

在流体力学模拟中，网格计算法可以用于建立数学模型、进行数值模拟和分析、研究流场特性等。

例如，在航空航天、汽车制造等行业中，网格计算法可以用于风阻和空气阻力计算，以及进行流场分析。

通过将三维流场图划分为多个网格，可以快速准确地模拟流场中的各种现象，为科学研究和工程设计提供重要的支持。

三、气象预测气象预测是指通过对大气中各种物理过程的定量分析，以推算预测相应的气象现象的科学。

在气象预测中，网格计算法可以用于建立数学模型、进行数据处理和分析、研究气候变化等。

例如，通过将空气质量、温度、湿度、风速和方向等因素离散化为一系列数据点，并应用网格计算法进行数值计算和分析，可以产生与气象相关的预测，例如天气预报、风速和风向预测、气候变化模拟等。

四、材料科学网格计算法在材料科学中的应用非常广泛。

例如，在计算材料力学性质方面，将材料离散化为微观单元，然后在网格中进行有限元分析，可以得出材料相应的性质和行为，例如材料的力学强度、脆性和韧性。