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学科简介
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计算机应用技术

二级学科中文名称:计算机应用技术
英文名称:ComputerApplicationTechnology

  一、学科概况
       中国科学院高能物理研究所从1983年开始在粒子物理和核技术及应用二级学科下,培养计算机应用技术方向的硕士研究生,从1989年开始招收计算机应用技术方向的博士研究生。并于2008年成功地获得了计算机应用技术的二级学科博士培养点的授予权。高能所有80余人从事北京正负对撞机等大型实验项目的计算机控制系统、在线数据获取、离线的计算机软件,以及大型计算机系统的设计开发、维护与运行等工作,其中有研究员3名,博士生导师3名,副研究员10名,专业分布和年龄结构合理。他们大多活跃在国际高能物理计算机应用技术的前沿领域,承担了各种大型实验的相关工程研究,拥有大量的研究课题,并且具有丰富的研究生培养经验。目前高能所在“计算机应用技术”专业已经培养了硕士研究生60多名,博士研究生50多名,他们中的很多人已经成为中国高能物理计算机应用技术方面的学科带头人和技术骨干。
       中国科学院高能物理研究所正在承担的北京正负电子对撞机/北京谱仪、中国散裂中子源、羊八井宇宙线实验、大亚湾中微子实验、空间硬X射线调制望远镜,以及国际LHC合作等大型项目,预研和即将立项的还有ADS项目及北方光源等重大科学研究设施。这些大科学设施对计算机控制、数据获取与在线数据处理、离线数据的存储与计算,以及数据模拟与处理软件都提出了新的要求和挑战。此外,高能所依托大科学装置计算技术需要的基础上,也力图在通用的数据密集型计算技术、数据处理与分析智能化,以及网络安全及防护等领域发掘新的研究方向和技术。
       随着高能物理研究所各实验运行,高能所自主设计和研发的大型网格计算平台,拥有上万颗最新CPU核,与用于计算加速的几百颗的图像处理器部件(GPU),形成了一个大型的数据处理系统;其大容量高性能的并行文件系统管理了近4PB的磁盘,以及使用磁盘缓存技术将几百TB的磁盘整合成单一的文件系统映像;高能物理研究所采用三级存储解决方案,后端存储利用两套大型的IBM磁带库系统,籍此存放5PB的数据,访问速度可以达到每秒GB量级吞吐量。采用国际上先进的网格中间件,建设了全球网格的唯一的中国站点,与全球100多个网格站点实现了互连互通,融为一个整体。
        除了上述大科学装置外,我们还先后承担了国家自然科学基金重点项目、中国科学院重大创新项目、863项目、973项目,以及中国科学院方向性项目和国家科技支撑计划项目等几十个项目课题的研究工作,研究经费达到数亿元。本学科这些年来取得了一系列重要的研究成果。在计算技术方面获得了很多奖项:1979年获中科院科技进步二等奖的“小型计算机DJS-130及中型计算机DJS-8CAMAC在线系统”,1980年获四机部奖的“DJS-8机ALGOL60语言编译系统”,“DJS-8计算机硬件及软件检查手段的改进”(科学院科技成果二等奖)、“DJS-8机批处理操作系统”(四机部二等奖),“DJS-8计算机系统软件的扩充和改造”(科学院科技成果三等奖),“质子直线加速器结构方案设计程序”(科学院科技成果三等奖),“宇宙线超高能作用研究、作用模型和计算机模拟程序系统”(科学院科技进步二等奖),“IHEP计算机网络系统”(科学院科技进步三等奖)、“若干计算机网络安全关键技术研究及产品开发”(合作)(中国科学院科技进步一等奖和国家科技进步二等奖),“基于BIOS的高安全计算机网络接入认证系统”(中共中央办公厅科技进步一等奖),“计算机BIOS安全检测系统”(中共中央办公厅科技进步二等奖),“414-1项目”(部级科学技术进步二等奖)等等。在国际国内核心刊物上发表了几百篇学术论文,出版了专著、译著几十部。
       作为中国科学院基础研究的最大的研究所和中国高能物理研究基地,在计算机应用技术领域,高能所与国际上建立了非常密切的学术交流机制,与瑞士、法国、意大利、日本、美国的多个研究所和计算中心均有人员交流及研究生联合培养等活动。
        二、学科内涵与特色
       高能所的计算机应用技术专业是依托高能物理研究所的大科学工程,针对北京正负电子对撞机/北京谱仪/空间硬X射线望远镜/宇宙线实验/中微子实验等大科学工程和实验的需求,产生了大科学装置控制系统的规模大、复杂性和控制精度高,高速的数据获取,应用软件及离线数据处理环境等计算技术需求。中国科学院高能物理研究所计算机应用技术专业设置以下方向:
       1. 数据存储与共享、网格技术:针对高能物理、中微子及宇宙线实验等产生的PB量级的海量数据,利用新存储技术实现廉价、高效的数据保存,包括并行文件系统,磁盘池及磁带库分级存储技术,利用先进网格、云计算等技术实现数据管理与共享。
       2. 计算环境及软件、网格计算:利用高能物理、宇宙线物理产生的数据特点,开发高效能的数据处理环境,利用网格技术实现分散异地的计算资源整合、开发诸如MapReduce的新型云计算技术、志愿计算等。利用GPU等加速部件处理诸如图像处理及分波分析等数据密集型计算,以及高能物理MonteCarlo模拟、数据处理和分析软件。
        3.网络安全技术:固件层安全、取证、追踪溯源,物联网、云计算及其安全保障技术,安全评估评价技术,存储介质的安全处理及检测技术,特种木马监控预警技术,应用系统的安全防护及大型网络信息系统的综合安全运营平台支撑技术。
       三、培养对象与目标
        本专业培养对象是学术型硕士、博士研究生,考生需要具备良好的计算机理论知识和相关实践训练,有良好的英语交流能力,掌握一种计算机的编程语言和编程技术。
        本专业培养目标是使硕士、博士研究生通过3-6年的学习和研究,了解大型高能加速器、大型谱仪探测器及其控制系统和各个具体实验的数据获取、数据处理及安全防护技术,高能物理数据处理特点,掌握并利用最新的计算机网络技术开发适应于这些大型科学装置需要的新型系统。毕业的硕士、博士研究生能够具有很强的解决实际问题的能力,能胜任相关领域的研究与开发工作。