引力探测器体现了计算机网络的

‘壹’ 激光引力探测器的工作原理与什么相似

引力波的存在是爱因斯坦在广义相对论中提出的一个重要预言，引力波探测是当代物理学最重要的前沿领域之一。经过近半个世纪的艰苦努力，随着几个大型激光干涉仪引力波探测器在21世纪初的出现并于近几年达到前所未有的灵敏度，引力波探测进入了一个崭新的时代。人类有望在第二代地基激光干涉仪引力波探测器开始科学运行(约2015年)之后的几年内，不仅可以直接探测到引力波，更将打开一扇观测宇宙的新窗口。引力波探测也将成为继电磁辐射、宇宙线和中微子之后，人类探索宇宙奥秘的又一重要手段。介绍了激光干涉仪引力波探测器的性能和工作原理，详细分析了其关键部件，如：迈克尔孙干涉仪、法布里–珀罗腔、功率循环系统、激光器、清模器、倒摆、单体几何反弹簧过滤器、真空系统等的结构、性能和工艺特点，展望了其广阔的发展前景。
爱因斯坦的广义相对论是20世纪人类在自然科学领域所取得的最辉煌的成就之一。它深刻地揭示了力学的本质，开创了近代物理学研究的新纪元。

引力波的探测是当代物理学重要的前沿领域之一。引力波的探测不仅对检验近代物理学的基础——广义相对论，揭示其丰富的非线性效应有着重要意义，而且为探讨引力场的量子化和大统一模型，研究宇宙起源和演化提供了新途径。
引力波的理论研究和实验探测的发展催生了一门新兴的交叉学科——引力波天文学

。由于引力辐射独特的物理机制和特性，使得引力波天文学研究范围更广，能够提供其
他天文观测方法不可能获得的信息，加深人们对宇宙中天体结构的认识。它以全新的手段和理念探寻宇宙中未知的质量体系，是继以电磁辐射(如可见光、红外线、紫外线、X射线、伽玛射线和射电)为探测手段的传统天文学之后，人类观测宇宙的一个新窗口。
随着理论研究的深入和实验技术的进步，人类对引力波的探测终于在广义相对论发表半个世纪之后开展起来。
但是，由于引力波信号非常弱，各种噪声非常强，迄今为止还没有
被直接探测到。引力波探测仍然是21世纪最具挑战性的物理学难题之一。
引力波存在的间接证据来自于射电脉冲双星的观测。1974年美国物理学家泰勒(Tay-lor)和休尔斯(Hulse)利用位于波多黎各的Arecibo射电天文望远镜，发现了中子双星PSR1913+16[6]
。随后通过长达14年的连续观测，他们的研究小组发现两颗子星在绕其
质心公转时，其轨道的半长轴逐渐变小，周期逐渐变短。根据广义相对论，由两个质量组成的体系，当两个质量绕其质心转动时，由于质量四极矩发生变化会产生引力辐射；辐射出的引力波带走能量使系统的总能量减小，从而使轨道的半长轴变小，周期变短。目前，对这一系统超过30年的监测显示，其轨道周期衰减率为广义相对论所预言的由于引力辐射引起的周期衰减率的0.997±0.002倍
。这是迄今为止人类对广义相对论最完美的检验，进一步
巩固了广义相对论在引力物理学中的地位，使人们看到了在宇宙中直接探测引力波的希望。泰勒和休尔斯也因此荣获1993年诺贝尔物理学奖。
20世纪60年代，美国物理学家韦伯(Weber)领导的研究小组建成了世界上第一个引力波探测器——共振棒，将引力波从纯理论研究带入了可以进行实验探测的时代[11,12]
。随后在
全世界掀起了引力波探测的热潮，几年之内就有10多台共振棒引力波探测器建成运转，中
国科学院高能物理研究所和中山大学也加入了这个行列。由于当时达到的灵敏度较低
(h≈10−15∼10−17)，探测频带很窄(约为几赫兹)，这些尝试都没能取得成功。到了20世纪90年代，几乎所有的共振棒都关闭了。韦伯的实验虽然没有得到预期的结果，但他仍不愧为一代物理学大师，他所开创的引力波直接探测的研究一直延续下来，发明的共振棒引力波探测器也一直在改进、升级和应用[18–21]
，成为目前的主流引力波探测器(激光干涉仪引力波探
测器)的补充和辅助。
用干涉仪探测引力波的想法是前苏联科学家哥森史特因(Gertsenshtein)和普斯托瓦伊特(Pustovoit)在1963年最先提出来的。美国麻省理工学院教授韦思(Weiss)也独立地提出这个观点，并在1971年对激光干涉仪进行了广泛深入的研究和设计，考虑了几乎所有的关键部件，辨认出主要噪声源并全面论述了控制这些噪声的方法。韦思的工作标志着激光干涉仪引力波探测器设计原型的诞生。到了20世纪80年代，若干小型样机陆续建成，并用它们做了大量基础研究，取得了宝贵的经验。20世纪90年代，一些大型激光干涉仪引力波探
测器在世界各地开始筹建，迅速掀起了引力波探测的新高潮。到了21世纪初，几台千米级的激光干涉仪引力波探测器相继建成并投入运转。它们是美国的LIGO(-waveObservatory)
，包括位于利文斯顿(Livingston)的一个臂长为4km和
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350天文学进展32卷
位于汉福德(Hanford)的两个臂长分别为4km和2km的干涉仪；位于意大利比萨(Pisa)附近，由意大利和法国联合建造的臂长为3km的Virgo[29]
；位于德国汉诺威(Hannover)，由
英国和德国联合建造的臂长为600m的GEO600[30]
；位于东京日本国立天文台臂长为300m
的TAMA300
。澳大利亚也在积极筹建南半球唯一的干涉仪AIGO，设计臂长为4k
；
这台干涉仪的联网运行将大大提高引力波源的定位精度，具有非常重大的科学价值。目前第一代激光干涉仪引力波探测器的灵敏度是10−22，达到了当初的设计目标，频带宽度为几十赫兹到几千赫兹

。由于探测灵敏度高，频带宽度大，激光干涉仪引力波探测器具有广阔的
发展前景。它的出现开辟了引力波探测的新时代，给引力波探测带来了新的希望。
引力波探测和激光干涉仪引力波探测器的蓬勃发展也引起了中国科学家的强烈关注，很多国内大学和科研机构都已开展相关研究，并积极参与国际交流与合作。
本文为系列文章中的第一篇，主要介绍激光干涉仪引力波探测器的工作原理和相关噪声，详细分析了其关键部件，如：迈克尔孙干涉仪、法布里–珀罗腔、功率循环系统、激光器、清模器、倒摆、单体几何反弹簧过滤器、真空系统等的结构、性能和工艺特点，展望了其广阔的发展前景。我们将在后续文章中详细讨论引力波探测的天文学意义，相关噪声源的分析以及引力波数据处理等问题。
2激光干涉仪引力波探测器简介
原则上讲，激光干涉仪引力波探测器是一台“变异”的迈克尔孙干涉仪，其相互垂直的两臂各有一个法布里–珀罗腔，并带有功率循环镜。本节我们暂不考虑法布里–珀罗腔和循环镜的作用，只把它们等效为单个镜子。从激光器发出的一束单色的频率稳定的激光，在分光镜上被分为强度相等的两束，一束经反射进入干涉仪的臂，另一束透过分光镜进入与其垂直的另一臂。经臂末端镜子反射，两束光折回并在分光镜上相遇，产生干涉

‘贰’ 如何理解引力波，怎样具体探测

直接探测到引力波有多重要？包括中国科学家在内的多国家科学家认为，新发现不仅填补了广义相对论实验验证中最后一块缺失的拼图，让现代物理学的根基更加坚实，也意味着科学家抓住了揭开宇宙奥秘的“钥匙”，有助于了解宇宙的起源和运行机制。
英国着名理论物理学家斯蒂芬·霍金表示：“引力波提供了一种人们看待宇宙的全新方式。（人类）探测到引力波的这种能力，很有可能引发天文学革命。”
全球近千名科学家参与了搜寻引力波的项目，其中有来自中国清华大学的科研团队，包括该校信息技术研究院研究员、天体物理中心兼职研究员曹军威，以及计算
机系副教授都志辉和王小鸽等。参与研究的几位科学家对新华社记者说，他们着重采用先进计算技术提高引力波数据分析的速度和效率。如果说引力波发现有重大意
义，那么探测和数据分析技术水平的提高意义也同样重要。
美国亚利桑那州立大学物理学家劳伦斯·克劳斯告诉新华社记者，发现引力波开启了观测宇宙的一个新窗口，就像望远镜的发明或太空无线电波的发现一样。引力波天文学将成为21世纪的天文学。不仅如此，它可能还揭示了有关引力、黑洞及基本物理问题的性质的重要信息。
南非夸祖鲁－纳塔尔大学的引力波研究专家马寅哲说，天文学的发现几百年以来主要靠电磁光谱的测量，射电、光学、红外、X射线等天文观测手段均是在收集
光，靠“看”观测宇宙。引力波的发现则将从“听”这一完全不同的角度进行天文观测，引力波天文学这一学科的大门彻底被打开。引力波将成为检验爱因斯坦相对
论、探测黑洞质量、测量宇宙距离等基本问题的新窗口。
此次主导发现引
力波的是“激光干涉引力波天文台”项目（LIGO）。参与该项目的美国宾夕法尼亚州立大学科学家乍得·汉娜说，我们无法预测引力波天文学将如何改变对宇宙
的基本认知，就像伽利略用他的小望远镜预测不了哈勃太空望远镜展现给我们的宇宙那样，“我们可以预期的是，100年后我们的后辈所知道的将与我们所知道的
有天壤之别”。
LIGO原型机实验室科学家埃里克·金特罗对新华社记者回忆自己得知引力波可能被探测到的经历说，“我们被告知不得声张，我甚至没有告诉家人，其实直到今天，我们还没有好好庆祝，我只是在当时偷偷攥了下拳头，对自己说‘YES’”。
另一名LIGO项目共同创始人、加州理工学院教授基普·托尔内说：“有了这一发现，我们人类将会开始不可思议的新探索：探寻宇宙扭曲的一面——由扭曲时空生成的天体与现象。”
托尔内也是好莱坞科幻大片《星际穿越》的科学顾问。有人在记者会上问这一发现对时间旅行有什么意义，他回答说：“这大大加深了我们对在极端扭曲情况下的时空行为的了解，但我不认为它使我们距时间旅行更近一步。我倒是希望如此，但那是两个不同的方向。”
100年前，爱因斯坦的广义相对论预言了引力波的存在。但爱因斯坦也曾认为，由于引力波太过微弱，它无法被探测到。参与LIGO项目的墨尔本大学研究人员孙翎告诉记者，这次“我们既证明了他的正确，另一方面他也说错了，我们真的探测到了”。

‘叁’ 嫦娥四号探测器完成探月工程任务，体现了计算机在（）领域的应用

嫦娥四号探测器完成探月工程任务，体现了计算机在航天领域的应用。

嫦娥四号于2018年12月8日发射升空；于2018年12月12日完成近月制动，被月球捕获；于2019年1月3日在月球背面预选区着陆；于2019年1月11日与玉兔二号完成两器互拍工作。

截至2020年10月11日，嫦娥四号着陆器和“玉兔二号”月球车成功自主唤醒，迎来第23月昼工作期。嫦娥四号已在月球背面度过647个地球日。

(3)引力探测器体现了计算机网络的扩展阅读

关键技术

1、采用新型设计方案，为核心部件石英挠性加速度计打造全新的配套电路，提高了其可靠性。

2、γ关机敏感器在近月环境下精确测距，精准关闭轨道控制和姿态控制发动机，有效保障嫦娥四号的首次月背软着陆的成功。

3、采用连接解锁机构，让玉兔二号与嫦娥四号着陆器精准分离，踏上月球开展科研任务。

4、定制了两种电动机，一种用于车轮驱动和转向驱动的电动机，另一种则用于机械臂分系统关节驱动的电动机。

5、提供声表面波器件产品、晶体元器件产品、蓄电池组、连接器、继电器、金属软管、紧固件等核心技术，建立了全寿命、可追溯、可跟踪的电子档案。

‘肆’ 引力波的那些事：中国的引力波探测还有意义吗

美国激光干涉引力波天文台LIGO团队发现引力波，堪称是21世纪物理学最重大的发现。它的出现，甚至比2012年欧洲核子中心CERN发现希格斯玻色子更加激动人心。在物理学各大领域都被量子理论占据的今天，它成了经典物理最后的荣耀与丰碑。

引力波探测：几十年上下求索

自从广义相对论预言引力波之后不久，人们便开始追寻引力波。到今天，已经度过了几十个春秋。发现引力波有什么意义呢？大致有以下三方面。

首先，引力波探测证实了爱因斯坦以及合作者的预言，再一次验证了广义相对论。

其次，就像电磁波和放射性现象一样，引力波是人类了解这个宇宙的新窗口。引力波的发现标志着人类进入了一个新的时代，开创了人类了解世界的新方式。（1887年赫兹发现电磁波时，谁能想象130年后，电磁波已经走进每个家庭。1896年贝克勒尔发现放射线的时候，谁能想到现在每一家医院都能留下核物理的足迹。）

再次，引力波可以提供宇宙发展演化的信息，有助于我们进一步了解宇宙（诸位还记得2014年BICEP卫星宣称发现了原初引力波吗？后来确定是来源于星际尘埃的干扰。原初引力波可以反映宇宙早期的性质）。

20世纪60年代，美国马里兰大学物理学家韦伯曾利用长2米、质量为1吨的铝筒进行引力波探测，1968年甚至宣称发现了引力波，但同行们却无法重复他的结论。

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‘伍’ 探测器的功能是什么

我们居住的地球，只是太阳系的一颗小行星。太阳系所在的银河系中，有1000多亿颗太阳这样的恒星，而它们的行星就更是不计其数了。地球的直径只有约12756千米，而太阳系的空间范围比地球要大100万倍以上，大约为0.13光年。可太阳系所在的银河系的直径达10万光年。因此，科学家推测，在浩瀚的宇宙中，除地球之外，还会有存在智慧生物的星球。于是，自古以来就有“天外来客”的传闻，甚至不断有人称发现“外星人”造访过地球的踪迹。

在地球以外的星球上是否存在智慧生命？开初，人类派出了“先驱者10”号、“先驱者11”号和“旅行者1”号、“旅行者2”号两对特使，到茫茫宇宙去寻觅知音。它们在太阳系周游之后，没有发现有生命存在的迹象，将飞出太阳系去访问“外星人”或“宇宙人”。这两对探测器已经在太阳系内漫游了15~20年，现在差不多都飞到了太阳系的边缘。它们将担负起寻访地外文明和传递人类信息的使命。

探测器

美国1972年和1973年先后发射的“先驱者10”号和“先驱者11”号探测器，带有一封访问地外文明的“介绍信”。它是设计新颖别致的一块镀金铝质金属牌，上面镌刻着表示人的形象的一男一女，以及标明太阳系及其地球位置的图像。图的上部为氢原子符号；右部为一对男女裸体人像，人像背后是按比例绘制的航天器外形，表明人体的大小；下部是太阳及其9大行星组成的太阳系，箭头表示航天器从地球出发及其航行的途径；左部的一个星状符号绘出了地球相对于14个脉冲星的位置关系。这是一张通往太空的名片，能在宇宙中保留几万年之久。

在此5年之后的“旅行者1”号和“旅行者2”号探测器，则带有一套“地球之声”唱片，作为人类送给外星人的第一份礼物。这套唱片由镀金的铜板制成，直径30厘米，可放音120分钟。它首先向太空宣告：“这是来自一个遥远的小小星球的礼物，它代表了我们的声音、科学、形象、音乐、思想和感情。我们正在努力，相信将来有朝一日将会解决面临的问题，参加到我们的希望，决心和对遥远世界的良好祝愿！”这套唱片的主要内容分为4个部分：第一部分是用图像编码录制的115幅照片和图表，介绍了太阳系的概况及其在银河系中的位置、地球的面貌、人类的科学技术发展及社会状况等，其中包括中国长城的照片和中国人家宴画面；第二部分是用世界上60种语言说的问候语，其中包括中国的普通话、粤语、厦门话和江浙语；第三部分是用声音介绍地球上的各种自然现象及发展历史，有风声、雨声、雷声，各种昆虫鸟兽鸣叫吼啸的声音，以及婴儿落地的呱呱啼哭声和火箭发射的巨大隆隆声；第四部分是音乐节目，有贝多芬、巴赫的名曲，有各国的民族乐曲，包括中国古乐“流水”等。

这套唱片装在一个密封的铝盒里，把人类的信息带出太阳系，进入茫茫太空去寻找自己的知音。人们期待它们能如愿以偿。

空间探测器是用于探测外太空的飞行器，属于无人驾驶的太空飞行器，探测器通常用于执行某一特定探测或调查的任务，较先进的太空探测器通常具有一定程度的人工智能，以便于按实际情况来进行任务。

空间探测器离开地球时必须获得足够大的速度（见宇宙速度）才能克服或摆脱地球引力，实现深空飞行。探测器沿着与地球轨道和目标行星轨道都相切的日心椭圆轨道（双切轨道）运行，就可能与目标行星相遇，或者增大速度以改变飞行轨道，可以缩短飞抵目标行星的时间。例如，美国“旅行者2”号探测器的速度比双切轨道所要求的大0.2千米/秒，到达木星的时间缩短了将近1/4。

为了保证探测器沿双切轨道飞到与目标行星轨道相切处时目标行星恰好也运行到该处，必须选择在地球和目标行星处于某一特定相对位置的时刻发射探测器。例如飞往木星约需1000天的时间，木星探测器发射时木星应离会合点83°(相当于木星在轨道上走1000天的路程)。根据一定的相对位置要求，可以从天文年历中查到相应的日期，这个有利的发射日期一般每隔一两年才出现一次。探测器可以在绕飞行星时，利用行星引力场加速，实现连续绕飞多个行星（见行星探测器轨道）。

空间探测器是在人造地球卫星技术基础上发展起来的，但是与人造地球卫星比较，空间探测器在技术上有一些显着特点。

空间探测器飞离地球几十万到几亿千米，入轨时速度大小和方向稍有误差，到达目标行星时就会出现很大偏差。例如，火星探测器入轨时，速度误差1米/秒（大约是速度的万分之一），到达火星时距离偏差约10万千米，因此在漫长飞行中必须进行精确地控制和导航。飞向月球通常是靠地面测控网和空间探测器的轨道控制系统配合进行控制的(见航天器轨道控制)。行星际飞行距离遥远，无线电信号传输时间长，地面不能进行实时遥控，所以行星和行星际探测器的轨道控制系统应有自主导航能力（见星际航行导航和控制）。例如，美国“海盗”号探测器在空间飞行8亿多千米，历时11个月，进行了2000余次自主轨道调整，最后在火星表面实现软着陆，落点精度达到50千米。此外，为了保证轨道控制发动机工作姿态准确，通信天线始终对准地球，并使其他系统正常工作，探测器还具有自主姿态控制能力。

为了将大量的探测数据和图像传送给地面，必须解决低数据率极远距离的传输问题。解决方法是在探测器上采用数据压缩、抗干扰和相干接收等技术，还须尽量增大无线电发射机的发射功率和天线口径，并在地球上多处设置配有巨型抛物面天线的测控站或测量船。空间探测器上还装有计算机，以完成信息的存贮和处理。

太阳光的强度与到太阳距离的平方成反比，外行星远离太阳，那里的太阳光强度很弱，因此外行星探测器不能采用太阳电池电源而要使用空间核电源。

空间探测器承受十分严酷的空间环境条件，有的需要采用特殊防护结构。例如“太阳神”号探测器运行在近日点为0.309天文单位（约4600万千米）的日心轨道，所受的太阳辐射强度比人造地球卫星高一个数量级。有些空间探测器在月球或行星表面着陆或行走，需要一些特殊形式的结构，例如适用于在凹凸不平表面上行走的挠性轮等。

‘陆’ 引力探测器B结果是什么

证明了爱因斯坦相对论
引力是自然界中最基本的力量，无时无刻不在影响着人类，但是在某些方面它仍然是一个谜。随着爱因斯坦广义相对论的发现，永远改变了人们对空间、时间、和引力的看法。尽管广义相对论已经成为当代物理的奠基石，它仍然是爱因斯坦理论中最无法检测的理论。根据爱因斯坦1916年发表的广义相对论，空间和时间将不可避免的交织成一个称为时空的四维结构，而引力只是天体时空相互缠绕产生的。引力探测器B（BP-B）人造卫星最近完成了在环绕地球轨道上的第一年任务，在专门设计的实验中收集到更多的数据，以检验该理论是否正确。

GP-B实验是2004年由美国斯坦福大学、美国宇航局（NASA）、以及洛克希德马丁公司共同发起开始研究的，它使用了四个历史上最圆的球形回旋仪以最大精确度来检验爱因斯坦引力理论中预言的两个特殊的效应。一个是重力场效应，用于测量地球所在时空的弯曲度；另一个是结构拖曳效应，以测定旋转的地球拖曳其周围时空的量。2004年4月20日，GP-B从范登堡空军基地发射进入近乎完美的极轨道。

最初四个月里，科学家对太空船进行全面检查并优化所有的操作系统。太空船上的计算器成功执行了一万多条命令。四个回旋仪以最大速度旋转，平均每分钟4，300转，而且它的转轴与GP-B导航星成一直线。导航星为四个回旋仪的转轴提供连线的方向，提供固定的参照物来测定实验过程中四个回旋仪转轴方向的改变。2004年8月28日，GP-B组开始为期10个月以上的收集数据任务，将最终确定或者否定广义相对论预计的重力场效应和拖曳作用。

这四个回旋仪放置在一个低温的航天机载实验室，该实验室专门设计消除所有可能的外部干扰和噪音来源。在此实验室中，保持在100倍地球空间400米以上的真空度，温度仅比绝对零度高1.8度的环境下旋转，它们的旋转轴只受到地球局部时空相互的作用。

在临近超物质天体如黑洞附近时，这些引力的相互缠绕作用非常强大，而在微小的天体如地球附近，这些作用力又极为微小。从1916年起，科学家就对广义相对论进行各种检测，包括爱因斯坦本人提出的两种方法，证明他的理论是正确的。但是，最早开始的实验都需要从很多产生巨大干扰的背景噪音中提取这些相对信号，而在GP-B实验中，背景噪音已经被尽可能的消除，因此可以很清楚的检测到这些相对信号。所以，相比以前观察到的实验结果，GP-B可以得到高达几个数量级精确的实验数据。

当GP-B在2005年夏季完成数据收集任务后，科学家将完成收集10个月以上的相对论数据的任务，随后一年将对这些数据进行分析，并很精确分析这些测定的重力场效应和结构拖曳效应是否与爱因斯坦理论中预计的值相匹配。这些严谨的实验检验对于人们进一步理解宇宙的性质极为重要，特别有助于对空间中物质，如黑洞和星体的理解。

GP-B物理学家John Mester说，广义相对论是当前的引力理论，而且它广泛的涉及到人们对于宇宙的理解。现在，爱因斯坦的引力理论超出其它三个自然力（强力、弱力、和电场力），并在标准模型中进行解析。对这些理论进行精确的测试将有助于定义该理论有效性的范围，或者发现理论不成立的条件。GP-B项目负责人Gaylord Green补充道，物理是一门实验性的科学。如果不对一种理论加以检验，它就成了形而上学，而不是物理。

收集的数据以及最后仪器的校正将持续到2005年8月底，再开始长达一年的数据分析期。GP-B实验数据收集完成的阶段正好是爱因斯坦“奇迹”年的第100个纪念日，他曾发表了4期文章来详细的阐述相对论以及光的产生和变化，并因为对光的产生和变化的研究而获得了1921年的诺贝尔奖。

而Keiser仍未表明爱因斯坦的理论是否正确，在所有的数据分析结析以后才会发表科学的结论，大概要等到2006年夏季。

‘柒’ 关于家用计算机帮忙进行超大计算量的问题

利用计算机闲置资源，加入全球网格计算！
要知道什么是网格计算，先得了解一下什么是分布式计算？

所谓分布式计算（Distributed Computing）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的结果。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位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病毒的更为有效的药物。这些项目都很庞大，需要惊人的计算量，仅仅由单个的电脑或是个人在一个能让人接受的时间内计算完成是决不可能的。
网格计算（Grid Computing）正是基于这一思想，将世界上成千上万的闲置计算机资源组合起来，来解决问题！

首先, 要发现一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题。这类问题一般是跨学科的、极富挑战性的、人类急待解决的科研课题。其中较为着名的是:

1.解决较为复杂的数学问题，例如：GIMPS（寻找最大的梅森素数）。
2.研究寻找最为安全的密码系统，例如：RC-72（密码破解）。
3.生物病理研究，例如：Folding@home（研究蛋白质折叠，误解，聚合及由此引起的相关疾病）。
4.各种各样疾病的药物研究，例如：United Devices（寻找对抗癌症的有效的药物）。
5.信号处理，例如：SETI@Home（在家寻找地外文明）。

从这些实际的例子可以看出，这些项目都很庞大，需要惊人的计算量，仅仅由单个的电脑或是个人在一个能让人接受的时间内计算完成是决不可能的。在以前，这些问题都应该由超级计算机来解决。但是, 超级计算机的造价和维护非常的昂贵，这不是一个普通的科研组织所能承受的。随着科学的发展，一种廉价的、高效的、维护方便的计算方法应运而生——分布式计算！

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。

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。

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。

您也可以选择参加某些项目以捐赠的 Cpu 内核处理时间,您将发现您所提供的 CPU 内核处理时间将出现在项目的贡献统计中。您可以和其他的参与者竞争贡献时间的排名，您也可以加入一个已经存在的计算团体或者自己组建一个计算小组。这种方法很利于调动参与者的热情。

随着民间的组队逐渐增多, 许多大型组织(例如公司、学校和各种各样的网站)也开始了组建自己的战队。同时，也形成了大量的以分布式计算技术和项目讨论为主题的社区，这些社区多数是翻译制作分布式计算项目的使用教程及发布相关技术性文章，并提供必要的技术支持。

那么谁可能加入到这些项目中来呢? 当然是任何人都可以! 如果您已经加入了某个项目，而且曾经考虑加入计算小组, 您将在中国分布式计算总站及论坛里找到您的家。任何人都能加入任何由我站的组建的分布式计算小组。希望您在中国分布式总站及论坛里发现乐趣。

参与分布式计算——一种能充分发挥您的个人电脑的利用价值的最有意义的选择——只需要下载有关程序，然后这个程序会以最低的优先度在计算机上运行，这对平时正常使用计算机几乎没有影响。如果你想利用计算机的空余时间做点有益的事情，还犹豫什么？马上行动起来吧，你的微不足道的付出或许就能使你在人类科学的发展史上留下不小的一笔呢！

BOINC 的英语全称是 Berkeley Open Infrastructure for Network Computing，直接翻译成中文的意思是：伯克利开放式网络计算。

BOINC 是一个分布式计算平台，使得各种分布式计算项目能够使用一个平台软件来运行。不同于传统的分布式计算项目（比如SETI@home Classic，Folding@home）都有独立的内核和分布式程序，通过BOINC，协调不同的项目所能分配到的系统资源，都将变得非常方便。

BOINC 是由美国加利福尼亚大学伯克利分校（University of California - Berkeley）于2003年开发，通过多年时间、多个项目的测试，目前该平台已经较为成熟。伯克利方面之前曾成功运行 SETI@home 项目6年多，取得巨大成功，吸引了五百多万用户的参加，完成了两百万CPU小时的计算量。BOINC平台的开发，很重要的一个原因是为了吸引更多用户加入更多的其他由实际意义的分布式计算项目，比如气候变化，药物开发等。

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下面介绍几个有重大科学意义的项目：

1、Einstein@home：由美国物理协会和威斯康星－密尔沃基大学发起。通过分析处理引力探测器收集到的数据，来证明爱因斯坦最重要的预言之一——引力波的存在。

2、LHC@home：由欧洲核子研究中心发起。LHC@home 的 SixTrack 程序能够模拟粒子在大型强子对撞机中运行从而研究其稳定性。

3、Predictor@home：由美国斯克利普斯研究院发起。通过研究蛋白质序列来预测蛋白质结构的分布式计算项目。

4、SIMAP(Similarity Matrix of Proteins)：由德国慕尼黑科技大学发起。该项目的计算使用了 FASTA 算法来探察蛋白质序列的相似性。

5、FightAIDS@Home：由World Community Grid发起。宗旨在于创造全球最大的公益性的公共网格计算平台,目前主要在计算的是“蛋白质折叠”和“AIDS”

图片附件: [加入项目] Screenshot.png (2006-12-2 19:16, 208.53 K)

图片附件: [下载任务包计算] Screenshot2.png (2006-12-2 19:16, 181.19 K)

分布式计算的原理就是多台计算机协同工作，最有明的就是NASA的seti@home，楼主有提到，同样，在linux中，比较烦人的事情就是编译，像我个人的Athlon64 2800+ 512内存，曾经编译过koffice，一场NBA比赛下来还没完成，如果是这样的机子编译open office的话，大概起码12个小时吧，也许。在我使用的gentoo中，就有分布式编译的设置，大体情况就是在硬件条件相当的几台计算机通过分布式工作共同编译一个程序的源代码。这里有个和普通分布式计算有个很大的不同，比如seti@home，他只要求利用你闲暇的资源进行计算，但是我提到的分布式编译就不太一样了，他要求把源码编译成二进制，而计算机的硬件不同，会导致编译出的二进制文件具有很大的差异，这样的二进制文件当然是装不到机器上的，因此，至少需要cpu型号、编译参数一致的情况下才可以进行。

‘捌’ 引力波的发现对计算机科学有什么意义

引力波的发现对计算机科学的意义：允许引力波携带有更多的之前从未被观测过的信息。
引力波有两个非常重要而且比较独特的性质。第一：不需要任何的物质存在于引力波源周围。这时就不会有电磁辐射产生。第二：引力波能够几乎不受阻挡的穿过行进途中的天体。然而，比如，来自于遥远恒星的光会被星际介质所遮挡，引力波能够不受阻碍的穿过。这两个特征允许引力波携带有更多的之前从未被观测过的信息。
在物理学中，引力波是指时空弯曲中的涟漪，通过波的形式从辐射源向外传播，这种波以引力辐射的形式传输能量。在1916年 ，爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。引力波的存在是广义相对论洛伦兹不变性的结果，因为它引入了相互作用的传播速度有限的概念。相比之下，引力波不能够存在于牛顿的经典引力理论当中，因为牛顿的经典理论假设物质的相互作用传播是速度无限的。
2016年6月16日凌晨，LIGO合作组宣布：2015年12月26日03:38:53 （UTC），位于美国汉福德区和路易斯安那州的利文斯顿的两台引力波探测器同时探测到了一个引力波信号；这是继 LIGO 2015年9月14日探测到首个引力波信号之后，人类探测到的第二个引力波信号 。

‘玖’ 引力探测器B的概述

引力探测器B本质上是美国国家航空航天局执行的一项借助陀螺仪的相对论性实验。这项实验的主要研究人员是斯坦福大学的物理学家，并主要由洛克希德·马丁公司承包完成。之所以命名为引力探测器B，是因为它被看作是第二个在太空中进行的引力实验，这是相对于1976年发射的引力探测器A而言的。
在2007年4月14日至17日期间于佛罗里达州杰克逊维尔召开的美国物理学会四月年会上首先公布了引力探测器B的一些初始探测结果。NASA起初提议将引力探测器B的数据分析工作期限延伸至2007年12月底，但随后延长到2008年9月，并有可能进一步延长到2010年3月，届时关于参考系拖拽的科研测量成果将有望正式得出。
总体而言，这项任务包括对地球引力场中的两种广义相对论效应进行测量：参考系拖拽和测地线效应。这两种效应在此之前还未曾被精确测量过，至少从没有达到过这次引力探测器B所预计将达到的精确量级。 纵观引力探测器B的研发历史，评论者普遍认为这项计划本身具有争议，而且技术上非常具有挑战性，但又都谨慎地认为这项计划应该继续下去。一个看似简单的原因是，NASA已经在这个项目上花费了太多的钱。按照NASA空间科学部门主席艾德·维勒（Ed Weiler）（他本人曾多次试图取消这一计划）的说法，他如今若要取消一项计划，“宁可是在已经花费了四百万美元的时候而不是在四亿美元的时候”。而阻止这项计划不再继续烧钱的唯一理智的办法就是让这项计划快些完成。不管怎样，虽然引力探测器B的主要任务仅仅是测试广义相对论的正确性，但由于爱因斯坦理论对当代物理学研究的重要意义，在探索更广阔的未知领域之前首先确保理论基础的正确性也无可厚非。随着2004年的正式升空，引力探测器B历经曲折的四十余年的研发，成为了历史上第一个在NASA资助下由大学开发研制并投入实际运作的人造卫星。

‘拾’ 引力探测器B的介绍

引力探测器B（英语：Gravity Probe B，简称GP-B）是美国国家航空航天局（NASA）在2004年4月20日发射的一颗科学探测卫星。这个任务的计划是测量地球周围的时空曲率，以及相关的能量-动量张量（描述物质的分布及运动的张量），从而对爱因斯坦的广义相对论的正确性和精确性进行检验。卫星的飞行持续到2005年，其后任务进入到了数据分析阶段（2008年5月），并有可能一直持续分析到2010年。引力探测器B的研发历史可追溯到二十世纪六十年代，至2004年正式升空长达四十多年，其耗资达七亿五千万美元。这是美国国家航空航天局历史上研发时间最长的计划，之所以如此拖延的原因不仅仅在于技术上的难题，其中也牵扯进了很多关于科学上与政治上的争论。1引力探测器B的最初结果证实了广义相对论所预言的测地线效应的精确度达到了误差小于1%，而所期望的参考系拖拽效应的信号强度则和当前的噪声强度处于同一量级（这些噪声主要来自一些尚未建立研究模型的物理效应）。相关的数据分析工作正在进行中，并有可能持续到2010年3月，其目标是对信号中的噪声进行建模分析，从而能够将有用的参考系拖拽信号从中萃取出来，以验证其是否符合预测的量级。