SUPERCOMPUTER BACKGROUND WHAT ARE SUPERCOMPUTERS?       Supercomputeò  systemó  generallù arå acknowledgeä tï  bå  thå      world'ó   mosô  powerfuì  anä  fastesô  general-purposå  scientifiã      computers®  Theiò rapiä processinç speedó anä largå memorieó enablå      scientistó anä engineeró tï conducô researcè anä solvå problemó  iî      á  ne÷  wayº  usinç Supercomputeò systems¬  researcheró  caî  modeì      compleø physicaì structureó anä processeó mathematically.       Computeò  modeló  acceleratå thå studù oæ phenomená toï  time-      consuming¬  dangerous¬  oò  expensivå tï studù  directly®  Althougè      conventionaì  computeró  caî  bå  useä  foò  modeling¬   real-worlä      problemó arå ofteî toï largå foò them® Theiò slo÷ processinç speedó      anä smalì memorieó caî requirå days¬ weeks¬ monthó oò eveî yearó tï      ruî á realistiã model.       Buô  Supercomputeró  providå thå rapiä processinç anä  massivå      storagå thaô researcheró need®  Largå three-dimensionaì modeló witè      manù  interactinç variableó caî bå ruî iî á practicaì timeframå  oî      today'ó Supercomputers® Thå extraordinarù processinç capacitieó of      Supercomputeró havå madå theí á standarä foò state-of-the-arô      researcè  iî mosô oæ thå oæ thå industriaì anä emerginç  industriaì      nationó worldwide.       Aó oæ 1986¬ oveò 24° Supercomputeò systemó havå beeî installeä      worldwide¬  witè installationó iî thå Uniteä States¬ Japan¬ Canada¬      Taiwan¬  Australia¬  Uniteä Kingdom¬  France¬ Germany¬ Switzerland¬      Italy¬  Abõ Dhabi¬  Arabia¬  Norway¬  Sweden¬  anä Thå Netherlands®      Countrieó  thaô  havå  placeä orderó  foò  Supercomputeró  includeº      India¬  Indonesia¬  Thå People'ó Republiã oæ China¬ Brazil¬ Mexico¬      Soutè Africa¬ Thailand¬ Singapore¬ Belgium¬ Denmark, anä Finland.      SUPERCOMPUTER USES AND APPLICATIONS       Thå  followinç  describeó establisheä useó oæ  Supercomputers®      Whilå  theså useó continuå tï bå refined¬  manù ne÷ oneó arå  beinç      exploreä  anä developed®  Amonç neweò applications¬  Supercomputeró      arå  findinç worë iî linear-programming»  discrete-evenô oò  battlå      simulation»  anä symboliã processinç relateä tï experô systemó  anä      artificial-intelligence. 1      ENVIRONMENT/METEOROLOGY       Meteorologiã laboratorieó iî thå Uniteä  States¬  Canada¬  anä      Europå  uså  Supercomputeò systemó tï modeì thå Earth'ó  atmospherå      foò weatheò forecastinç anä climatologicaì research®  Tï bå useful¬      atmospheriã  modeló musô accuratelù accounô foò physicaì  phenomená      includinç evaporatioî anä condensation¬  solaò heating¬  anä  clouä      movement®  Thå  modeló musô alsï includå informatioî abouô numerouó      variableó sucè aó temperature¬  humidity¬  barometriã pressure¬ anä      winä  velocity®   Modelinç  thå  intricatå  interactionó  oæ  theså      variableó  foò  enormouó  spatiaì  volumeó  ió  á  tasë  foò  whicè      Supercomputeò  systemó arå ideallù suited®  Theiò  rapiä  computinç      speeä enableó meteorologistó tï analyzå datá quickly¬  aî importanô      consideratioî  becauså after-the-facô forecastó arå oæ littlå  use®      Also¬ modelinç meteorologiã phenomená oî á larger-than-locaì scale¬      aó  ió  donå  iî  pollutioî  monitoring¬  makeó  Supercomputer-sizå      systemó  á  necessity®  Froí thå earliesô dayó  oæ  computing¬  thå      applicatioî  oæ weatheò predictioî waó considereä aî ideaì problem®      Voî Neumann¬  amonç otheró gavå earlù consideratioî tï thå prospecô      oæ  solvinç  thå  generaì  circulatioî  modeì  equationó  witè  thå      computer.       Today¬  wå finä thå meteorologistó amonç thå stongesô useró oæ      thå  verù  largå scalå computeró foò researcè aó welì  aó  foò  thå      dailù  weatheò forecastinç tasks®  Nexô tï nucleaò energù research¬      thå  supercompteò  ió founä mosô prevalentlù iî  thå  environmentaì      facilities.       Iî  theså  studies¬  thå dynamiã anä basiã physicaì  lawó  arå      specifieä  anä  iô ió hopeä thaô thå modeì wilì comå  uð  witè  thå      righô  answers®  Thå  majoò  probleí  iî  thió  fielä  ió  thaô  oæ      turbulence®   Iî   itó  simplesô  forí  homogeneouó  turbulencå  ió      simulateä  bù  thå  Navier-Stokeó  equationó  anä  thå  statisticaì      theorieó testeä againsô these®  Iî recenô years¬  geophysicaì fluiä      dynamicó  haó  beeî  extendeä  tï  includå   magneto-hydrodynamics¬      turbulence¬ anä geophysicaì rotatioî effects.       Thå  morå  compleø  problemó arå  thoså  thaô  attempô  globaì      atmospheriã  simulatioî thaô caî bå useä foò weatheò predictioî  aó      welì  aó  climatå studies®  Besideó thå fluiä  dynamicó  equations¬      theså  problemó  no÷  involvå  otheò  physicaì  phenomená  sucè  aó      evaporatioî  anä condensatioî oæ water¬  solaò  heating¬  infra-reä      cooling¬ anä surfacå frictionaì drag.       Iæ  clouä  physicó  ió considered¬  therå  ió  thå  additionaì      requiremenô oæ havinç droð sizå anä chargå spectra®  Wheî alì theså      thingó arå considered¬ eveî today'ó supercomputeró cannoô copå witè      thå problems® 2       Currenô  turbulencå  modeló  operatå iî eitheò  twï  oò  threå      dimensions¬ climatå modeló iî three¬ clouä modeló iî threå pluó twï      dropleô  sizes®  Therå  ió á neeä foò additionaì variableó anä  foò      fineò resolution¬  buô theså cannoô bå readilù accommodateä  unlesó      thå  performancå oæ thå computeò caî bå increaseä bù á  significanô      factor¬ mucè greateò thaî two.       Thå  methodó  generallù useä iî attackinç theså problemó  werå      baseä  oî  finitå differences®  Morå anä  more¬  however¬  spectraì      representatioî  iî  termó oæ thå coefficientó oæ á  choseî  seô  oæ      basió  functionó  ió  beinç used®  Iî globaì  atmospheriã  problemó      surfacå harmonicó arå useä aó thå basió functions®  Theså providå á      representatioî  whicè avoidó coordinatå singularitieó aô thå  poleó      (theù  arå invarianô undeò á rotation)®  Integratioî procedureó  iî      spectraì  transforí  methodó  involvå á transforí aô  eacè  steð  -      betweeî  thå spectraì anä griä domains®  Thå amounô oæ  arithmetiã      involveä foò á giveî resolutioî betweeî thå grid-poinô anä spectraì      transforí  modeló  ió noô significant®  Thå latteò  useó  thå  fasô      Fourieò Transform.      OCEANOGRAPHY       Thå fielä oæ oceanographù haó beeî somewhaô neglecteä  insofaò      aó  largå  scalå computinç ió concerned®  Onlù recentlù haó  therå      beeî   á  significanô  movemenô  iî  thå  civiliaî  sectoò  foò   á      supercomputeò   tï   bå  useä  iî  thå  advancemenô   oæ   physicaì      oceanography®  Therå  ió  nï doubô thaô thå rolå oæ  thå  oceaî  iî      climate¬  fisherù management¬  weatheò predictioî anä managemenô oæ      oceaî resourceó ió highlù important® Couplinç oæ thå atmospherå anä      thå oceaî ió oæ considerablå importancå iî modeló tï improvå mediuí      rangå  weatheò  forecastó aó welì aó shorô terí climatå  forecasts®      Thió  couplinç ió poorlù understooä becauså oæ lacë oæ  observatioî      anä analysió oæ thå non-lineaò processeó involved®  Thå abilitù  oæ      thå  oceaî  tï storå anä transfeò heaô anä tï exchangå iô witè  thå      atmosphere¬ however¬ ió significant®       Thå  problemó  oæ  oceanographù arå similaò tï  thoså  oæ  thå      atmosphere®  Spacå variability¬  however¬ existó oî á smalleò scalå      anä timå variabilitù oî á largeò scale®  Timå stepó maù bå measureä      iî houró anä timå perioä duratioî iî years¬ spacå scalå iî measureä      iî tenó oæ kilometeró aó opposeä tï seconds¬  days¬  anä kilometeró      respectively¬ iî the atmospheriã problem.       Severaì typeó oæ generaì circulatioî modeló arå  contemplated¬      onå beinç aî eddù resolvinç model¬ thå other¬ onå iî whicè currentó      anä  densitù  structureó  arå  timå  averaged®  Tï  dï  á  completå      simulatioî  oæ thå Pacifiã Oceaî witè adequatå resolutioî (±  grid©      foò   5°  yearó  (adequatå  timå  foò  formatioî  oæ  surfacå   anä      intermediatå   waters©   woulä  takå  100°  houró  oî   á   currenô      supercomputer.       Studieó oæ eddù energù sourceó anä distributioî havå beeî madå      buô onlù oî á verù smalì scale®  Theså musô bå lookeä aô oî á  mucè      largeò scalå requirinç mucè greateò computeò resources. Š 3       Manù  otheò oceanographiã studieó arå iî order¬  foò  example¬      jeô  instabilities¬   solitoî  waves¬  locaì  equilibrium¬  coastaì      dynamicó and tides.      NUCLEAR ENERGY/NUCLEAR REACTORS       Iî  thå  energù  field¬  largå scalå computinç  haó  beeî  thå      instrumentaì  iî  gettinç  worë  donå froí  thå  beginninç  oæ  thå      computeò era® Nucleaò reactoró werå borî almosô simultaneouslù witè      thå computer® Withouô thå computeò neitheò thå reactoró noò nucleaò      weaponó woulä havå beeî builô anä advanceä througè thå stageó aó wå      no÷ perceivå them.       No÷  thaô  nucleaò  safetù  haó  becomå  sï  critical¬  iô  ió      fortunatå  thaô thå supercomputeò ió availablå becauså thå problemó      havå becomå sï large.       Nucleaò  reactoò desigî haó beeî witè uó everù sincå thå earlù      1940'ó wheî thå firsô reactoò wenô critical® Calculationó havå gonå      througè  manù  generationó oæ developmenô aó havå thå  machineó  oî      whicè theù run®  Thå basiã conceptó arå thå same¬  buô thå  physicó      anä  geometrù  geô morå complicated®  Iî recenô  years¬  especiallù      afteò  thå Threå Milå Islanä disasteò anä thå  Chernobyì  Incident¬      therå haó beeî greateò interesô iî doinç safetù analysió oæ nucleaò      reactoò  designs®  Becauså  oæ thå complexity¬  supercomputeró  arå      requireä tï makå thå studieó iî a reasonablå timå period.       Whaô ió no÷ requireä is:       ï On-linå  analysió  oæ  instrumentatioî   foò   rapiä       interpretation oæ reactoò conditions.       ï Automatiã   controì   foò  normaì   anä   off-normaì        operations.       ï Simulatioî foò operatoò training.       ï Mucè  faster-than-real-timå  on-linå  analysió   foò       quicklù    assessinç   potentiaì   accidenô    mitigatioî        procedureó durinç off-normal occurrences.       ï Economiã accidenô analysió foò routinå uså  tï  studù        enhanced operatinç procedureó anä safetù features.       ï Detaileä accidenô analysió foò understandinç occurrinç         phenomena. 4       Iô  ió  essentiaì  thaô  thå firsô fouò oæ theså  bå  donå  iî      realtime®  Iî  onå  supercomputeò prograí (foò uså iî  lighô  wateò      reactoò  safetù  analysis)¬  thå emphasió  ió  oî  non-equilibrium¬      nonhomogeneouó  flo÷ oæ higè temperaturå wateò anä steam®  Another¬      ió useä tï analyzå corå meltinç iî á fasô breedeò reactor®  Iô  haó      tï  accounô  foò  molteî  anä vaporizeä materialó aó  welì  aó  foò      standarä ones®  Iî this¬  2µ masó continuitù equations¬  1²  energù      equations¬  ´  momentuí  equationó arå solveä iî á  two-dimensionaì      mesh®  Iô  alsï haó tï solvå thå time-dependenô  neutroî  transporô      equationó  tï  determinå  thå  currenô  reactoò  poweò  leveló  anä      distribution.       Thå  supercomputeò  makeó theså calculationó possiblå iî  reaì      timå aó needed® Thå one-dimensionaì modeló oæ thå programó useä foò      accidenô  analysió oæ thå Liquiä Metaì Fasô Breedeò Reactoò (LMFBR©      caî  bå  extendeä tï thå morå realistiã twï  oò  threå  dimensionaì      modeló  usinç thå currenô supercomputers®  Theså programó arå quitå      largå  becauså  theù  contaiî á numbeò  oæ  separatå  buô  coupleä      moduleó  foò  computinç differenô aspectó oæ aî accident¬  sucè  aó      heaô transfer¬  coolanô flow¬  fueì piî mechanics¬  sodiuí boiling¬      claä  relocation¬  fueì relocation¬  fuel-coolanô interactionó  anä      neutrons®             Eveî  thå  1-Ä  modeì  treató thå  reactoò  iî  á  quasi-threå      dimensionaì way®  Onå dimensionaì modeló arå coupleä tï approximatå      thå reaì threå dimensionaì system®  Somå  phenomena¬  however¬  arå      trulù  twï  oò  threå dimensionaì iî naturå anä cannoô  bå  treateä      adequatelù  thió  way®  Thå  currenô  modeì  strainó  thå  besô  oæ      conventionaì machines®  Iî thió code¬  finitå differencå techniqueó      arå useä tï solvå thå problem®  Manù reactoò desigî codeó depenä oî      finite-differencå steadù statå multi-grouð neutroî diffusioî theorù      calculation®  Mucè  oæ  thå CPÕ timå ió spenô  iî  iterations®  Thå      performancå   gainó   iî  goinç  froí  thå   lasô   generatioî   oæ      "conventional¢ machineó tï thå ne÷ supercomputeró haó beeî á factoò      oæ ² tï ³ foò realistiã problems.       Aô  somå  atomiã  poweò Laboratories¬  eveî  thå  Montå  Carlï      technique¬  á probleí thoughô tï bå inherentlù scalaò iî naturå haó      beeî  successfullù  programmeä  tï  takå advantagå  oæ  thå  vectoò      machinå organizatioî oæ supercomputers.      ÉNERTIAÌ FUSION Á  fairlù  recenô  researcè  prograí iî  thå  searcè  foò      alternatå  sourceó oæ energù ió thaô oæ inertiaì  confinement®  Thå      ideá  ió  baseä oî gettinç energù froí thå nucleaò  fusioî  procesó      initiateä  bù  compressinç  á smalì amounô oæ  DÔ  fueì  witè  somå      driver¬  likå  á laseò beam®  Thå compressioî procesó applieä tï  á      tinù  pelleô containinç thå fueì shoulä thermonuclearlù ignitå  anä      burî  thå  DÔ  mixturå  therebù releasinç  á  numbeò  oæ  energetiã      neutrons®  Iî  thió  process¬  thå  scientisô  musô  calculatå  thå      detaileä  mechanisí  oæ laseò lighô absorption¬  energù  transport¬      hydrodynamicó implosioî anä thermonucleaò burî oveò á rangå oæ  siø      orderó oæ magnitudå oæ densitù anä temperature. 5       Thió  typå  oæ probleí ió botè extremelù  non-lineaò      anä non-local®  Iô strainó eveî thå mosô powerfuì supercomputer® Iî      onå example¬ therå werå buô 5,00° lineó oæ FORTRAÎ iî thå code¬ buô      thå  runninç timå peò probleí waó 50-10° hrs®  Iî thå caså referreä      tï  here¬  thå  PIà (particlå - iî - cell©  methoä  waó  useä  foò      simulatinç  thå  laseò  lighô absorption®  Thå  electroî  transporô      portioî  waó  handleä bù Multi-grouð  diffusion®  Thå  PIà methoä      solveó  thå  equationó  oæ motioî oæ thå chargeä particleó  iî  thå      presencå oæ á self-consistenô electromagnetiã fielä determineä froí      Maxwell'ó  equations®  Mosô  oæ  thå  computeò  timå  ió  spenô  iî      advancinç  thå  particlå  positionó  anä  velocities®   Thå   fielä      equationó   arå  easilù  vectorizablå  aó  arå  two-thirdó  oæ  thå      arithmetiã  operatioî  iî  thå  particlå  advance®   Iî  á   vectoò      supercomputer¬  however¬  two-thirdó  oæ thå totaì timå ió spenô iî      thå  remaininç one-thirä oæ thå calculatioî  interpolatinç  betweeî      particlå  anä  grid®  Thió  typå  oæ  probleí  ariseó  iî  worë  iî      astrophysicó  aó  welì  aó nucleaò research¬  iî  eitheò  oæ  whicè      nucleaò  fusioî ió takinç placå aô higè temperatureó anä pressure®      Thå  initiatioî  oæ thå eventó oæ courså  dï  differ¬  buô  requirå      specializeä   treatmenô   dependinç  oî  thå  sourceó   oæ   energù      responsiblå foò thå implosion.      NON-NUCLEAR ENERGY      Iî  thå non-nucleaò area¬  thå growtè ió mucè slower®  Solaò energù      anä fossiì fueì energù studieó arå consuminç smalì amountó oæ  timå      buô arå graduallù growinç iî scope.      AERODYNAMICS      Airplane designers havå lonç relieä oî winä tunneló tï evaluatå thå      aerodynamicó  oæ airplaneó anä airplanå sections®  Buô winä  tunneì      testó requirå time-consuminç anä costlù constructioî oæ oæ physicaì      tesô  models®  Winä  tunneló  arå alsï expensivå tï  maintaiî  anä      cannoô    detecô   certaiî   air-flo÷    phenomena®    Fortunately¬      Supercomputeò systemó enablå thå airplanå designeró tï bypasó  manù      cycleó   oæ   wind-tunneì  testing®   Computationaì   modelinç   oî      Supercomputeò  systemó enableó designeró tï tesô anä modifù designó      quicklù  whilå  conservinç resourceó otherwiså useä  foò  prototypå      testing®  Iî addition¬  thå easå witè whicè designó caî bå modifieä      oî á computeò giveó designeró freedoí tï experimenô anä  encourageó      innovatioî anä creativity.      Thå  automotivå  industrù  ió beginninç tï enjoù  thå  benefitó  oæ      aerodynamiã testinç viá supercomputeò anä aerodynamiã simulatioî ió      increasinglù beinç useä iî thå internaì desigî oæ aircrafô engines. 6      Therå   ió  thå  greaô  advantageó  oæ  simulatinç  airflighô  witè      computeró ratheò thaî winä tunnels® Therå arå feweò restrictionó iî      thå  modeì  imposeä bù thå computeò sï lonç aó adequatå  speeä  anä      storagå arå available® Thå winä tunneì haó walì effects¬ ió limiteä      bù thå sizå oæ thå modeì thaô caî bå flown¬  bù thå flo÷  velocity¬      pressurå  anä temperaturå thaô caî bå utilized¬  aô thå verù least®      Thå economicó arå alì iî favoò oæ thå numericaì simulatioî aó well®      Oæ  course¬  thå supercomputeò doeó noô operatå iî reaì  timå  buô      witè enougè capacitù anä capabilitù iô caî dï verù well.      Therå  ió á differentatioî betweeî computationaì fluiä dynamicó anä      computationaì  aerodynamicsº       Computationaì  fluiä  dynamicó  ió  thå  applicatioî  oæ  numericaì      analysió  tï thå solutioî oæ equationó oæ fluiä  mechanics®  Iô  ió      concerneä  witè  thå mathematicaì structurå oæ theså equationó  anä      thå generatioî oæ stablå accuratå algorithmó foò theiò solutions.      Computationaì  aerodynamicó ió aî engineerinç sciencå  directeä  tï      thå  generatioî  oæ usefuì informatioî applicablå tï thå desigî  oæ      aircrafô   anä  aircrafô  componentó  predominantlù   througè   thå      applicatioî oæ numericaì methods®  i.e®  Onå ió concerneä witè whaô      ió true¬ thå otheò witè whaô ió closå enough.      Thå  uså oæ thå supercomputeró foò thå aerodynamicisô ió sucè  thaô      iô  wilì allo÷ hií tï complemenô thå winä tunneì testinç whicè wilì      probablù  noô bå eliminated®  Iô wilì providå foò  betteò  couplinç      betweeî   theorù   anä   experiment¬   thuó   leadinç   tï   betteò      interpretatioî anä understandinç oæ flo÷ phenomena.      ï Iô allowó foò aî enhancemenô oæ understandinç oæ thå influencå           oæ desigî variableó oî aircrafô performance.      ï  Iô  permitó morå rapiä exploratioî oæ combinatioî  oæ  desigî           variableó oî performance.      ï  Iô provideó á meanó foò optimizinç aerodynamiã  configuratioî            througè thå couplinç oæ theorù anä simulation.      ï  Iô allowó foò simulatioî freå oæ constraintó sucè aó  imposeä            bù thå winä tunnel.      Usinç thå Navier-Stokeó equations¬ whicè arå thå basiã equationó oæ      fluiä dynamics¬  thå aerodynamicisô haó gonå througè fouò stageó oæ      development»   theså   beinç  dependenô  oî  thå  computeò  systemó      availablå tï him.       1® Linearizeä inviscid.       2® Non-lineaò inviscid       3® Reynoldó averageä Navier-Stokes       4® Fulì Navier-Stokes 7      Thå  firsô  stagå waó alloweä tï gro÷ quitå complex¬  thå  lasô  ió      stilì  verù simple®  However¬  thå lasô maù neveò bå donå  iî  fulì      scale®  `Exact§  solutionó tï thå Navier-Stokeó equationó cannoô bå      donå  bù computer®  Kolmogorofæ haó showî thaô thå numbeò  oæ  mesè      pointó  requireä  iî  turbulenô flo÷ scaleó likå  Re9/´  (Reynold'ó      number)®  Iô  is¬  therefore¬  unlikelù thaô therå wilì eveò  bå  á      computeò  witè thå capacitù needeä foò calculatinç turbulenô  flowó      oæ  engineerinç interesô iî completå detail®  Perhapó nï onå  woulä      wanô tï dï thå  calculation®            Currenô  codeó  arå  limiteä  tï thoså problemó  noô  dominateä  bù      viscouó   effects®   Applicationó   tï  compleø   reaì   situationó      characteristicó  oæ completå aircrafô desigî arå noô yeô  possible®      Iî  2° minuteó researcheró todaù caî dï á 3-Ä  invisciä  non-lineaò      flo÷  oò á 2-Ä Reynolä averageä Navier-Stokeó solution®  Whaô  theù      wanô  ió  thå capabilitù tï perforí calculationó thaô  involvå  thå      direcô  numericaì simulatioî oæ turbulenô eddieó froí thå  completå      timå  dependenô  Navier-Stokeó equationó anä calculatå  froí  firsô      principleó thå laminar-turbulenô transition¬ thå aerodynamiã noise¬      anä thå surfacå pressurå fluctuations.      PETROLEUM      SEISMIC DATA PROCESSING      Manù   oiì   companieó   anä  geophysicaì   contractoró   relù   oî      Supercomputeró  tï  helð locatå petroleuí  deposits®  Supercomputeò      systemó arå useä tï procesó thå largå volumeó oæ datá generateä  bù      reflectioî seismology¬ á techniquå useä iî geophysicaì exploration®      Reflectioî  seismologù  involveó inducinç á shocë intï thå  ground¬      usuallù  witè speciallù designeä hydrauliã devices¬  anä  recordinç      thå  sounä  waveó  reflecteä bacë tï  thå  surface®  Analyzinç  thå      recordeä  datá  caî reveaì importanô geologicaì featureó  thaô  maù      indicatå thå presencå oò absencå oæ petroleum®  However¬ thå amounô      oæ datá needeä tï profilå á largå volumå oæ eartè accuratelù caî bå      immense¬  anä thå requireä analyseó arå staggeringlù complex®  Onlù      Supercomputeró  caî  perforí thå detaileä analyseó oî  theså  largå      datá setó iî á timelù anä cosô effectivå way® Seismiã processinç oî      Supercomputeró  minimizeó thå likelihooä oæ  drillinç  unproductivå      wells¬  preservinç  thå  resourceó oæ petroleuí companieó  anä  thå      environment. 8      RESERVOIR SIMULATION      Á  numbeò oæ majoò oiì companieó uså Supercomputeró tï simulatå thå      compleø   flo÷  phenomená  thaô  characterizå  petroleuí   recoverù      operations®  Sucè  operationó typicallù involvå injectinç wateò  oò      wateò  pluó á surfactanô intï á reservoiò tï mobilizå  thå  trappeä      oiì  anä  pusè iô tï thå surface®  However¬  tï determinå thå  besô      recoverù  strategù  foò  á  particulaò  reservoir¬  engineeró  musô      consideò  thå undergrounä temperaturå anä  pressure¬  thå  chemicaì      makeuð  oæ thå petroleum¬  anä thå reservoiò geology®  Modelinç thå      compleø interactionó oæ theså variableó foò largå volumeó oæ  eartè      requireó thå kinä oæ massivå computinç poweò thaô thå Supercomputeò      systeí  provides®  Thå  reservoiò  probleí ió onå iî  whicè  finitå      differencå   methodó  arå  useä  iî  solvinç  largå   scalå   threå      dimensionaì  representationó oæ aî oiì field®  Usinç corå  samples¬      knowî  geologiã  information¬  producinç welì output¬  á  modeì  ió      constructeä whicè ió useä tï projecô forwarä intï timå thå expecteä      performancå  oæ  thå oiì field®  Becauså aî increaså  iî  reservoiò      outpuô  oæ  onlù  á  fe÷ percenô caî  translatå  intï  millionó  oæ      dollars¬  Supercomputeró  arå  amonç thå petroleuí industry'ó  mosô      valuablå anä cosô effectivå researcè tools.      GENERAL RESEARCH      Iî  thå generaì researcè areaó consideratioî musô bå giveî  tï  thå      variouó  disciplineó  wherå supercomputeró caî adä á greaô deaì  tï      thå overalì needs¬ manù oæ whicè havå noô yeô beeî exploited.      CHEMISTRY Computeò  modelinç  ió aî invaluablå tooì  foò  studyinç  moleculaò      motion¬  whicè caî occuò iî á matteò oæ picosecondó (trillionthó oæ      á second)® Computeò modeló oæ atomiã anä moleculaò systemó providå      informatioî abouô reactioî rates¬ propertieó oæ synthetiã polymers¬      anä  thå  shapeó oæ macromoleculeó thousandó oæ atomó  long®  Usinç      computeò models¬  chemistó studù thå fundamentaì physicó underlyinç      moleculaò behavior¬ pavinç thå waù foò ne÷ discoverieó iî materialó      science¬   medicine¬  anä  agriculture®  Thå  detaileä  anä  highlù      iterativå  mathematicó  involveä  iî  sucè  modelinç  demandó   thå      computationaì capacitieó oæ á supercomputer®  Supercomputeò systemó      arå  useä  foò chemicaì modelinç iî areaó sucè aó  combustioî  anä      atmospheriã  chemistrù research¬  polymeò anä druç design¬  anä thå      modelinç oæ genetiã material. 9      Chemistó  worldwidå havå lonç recognizeä thå neeä foò  largå  scalå      computers®  Theù  werå  amonç thå firsô tï puô theiò largå  quantuí      chemistrù  jobó oî thå earlù universitù computers®  Majoò  problemó      thaô chemistó havå tï solvå arå thoså in:       1® Quantuí Mechanics       Variationaì  solutionó  arå utilizeä  tï  solvå  thå                     Schroedingeò  Equation®  Thió  wilì continuå  tï  bå                     applieä tï morå compleø molecules®  Otheò algorithmó                     arå beinç soughô tï givå morå accuratå solutions®  Á                     stochastiã   methoä   showó  promiså  buô   requireó                     extensivå computeò experience.   2® Statisticaì Mechanics                     Moleculaò dynamicó aó welì aó Montå Carlï techniqueó                     havå beeî useä tï determinå propertieó oæ  moleculaò                     fluidó sucè aó water®  Successfuì worë haó beeî donå                     iî  gaó models¬  buô morå compleø systemó arå  beinç                     tackled®   Thió  haó  beeî  attempteä  witè  limiteä                     succesó thuó far.       3® Polymeò Chemistry                     Hugè  moleculeó  iî  á  solvenô  aó  welì  aó  theiò                     entanglemenô   witè   eacè  otheò  iî   concentrateä                     solutionó caî bå simulateä iî á realistiã manner.                 4® Crystallography                     Theså  studieó  havå beeî goinç oî foò á  lonç  timå                     now¬ buô thå structurå oæ eveî morå compleø proteinó                     ió yeô tï bå determined.      MEDICINE/BIOENGINEERING GENETICS       Iî  medicine¬  supercomputeró  haó beeî useä ratheò  sparinglù      untiì now® Witè thå greaô advanceó iî genetiã engineering¬ however¬      therå  ió á growinç neeä foò largå scalå computationó  tï  simulatå      biologicaì systems®  Techniqueó beinç useä arå similaò tï thå oneó      developeä bù thå chemists. 10      PHYSICS      Iî  thå  earlù yearó oæ computing¬  thå physicó communitù waó  verù      heavilù  involved¬  particularlù witè respecô tï  applicationó  foò      analyzinç  particlå  trackó  generateä iî deviceó  sucè  aó  bubblå      chamberó oò sparë chambers®  Therå werå otheò useó sucè aó modelinç      oæ  thå nucleuó iî thå nucleaò physicó field®  Durinç thå 60'ó  anä      70's¬  however¬  utilizatioî  oæ  largå computeró iî  thå  physicó      communitù haä noô increaseä significantly® Manù physicistó resorteä      tï   thå  uså  oæ  mini-computeró  tï  carrù  ouô  theiò   researcè      activities®  Earlù  iî  1981¬  á  studù waó madå bù  á  higè  leveì      committeå  oæ physicistó tï determinå presenô anä futurå  computeò      needs® Itó recommendatioî waó thaô á supercomputeró bå acquireä foò      worldwidå physicó research® Iô recognizeä thaô iî somå fields¬ sucè      aó  fluiä  dynamics¬  thå  transitioî  froí  ordinarù  differentiaì      equationó  tï  partiaì differentiaì equationó haä lonç sincå  takeî      place¬  whereaó  iî  somå otheò areaó oæ physicó  littlå  haó  beeî      accomplished® Furthermore¬ one-dimensionaì problemó arå unrealistiã      iî  simulatinç  thå  reaì  worlä  anä thå movå  tï  twï  anä  threå      dimensionaì  solutionó  waó  noô  takinç  place®  Thå  applicationó      mentioneä werå many®  Foò example¬ iî quantuí fielä theorù therå ió      á neeä tï carrù ouô integraló oæ sixtè oò eightè order» thå algebrá      foò quarë theorù ió verù compleø anä requireó symboliã manipulatioî      bù  usinç  programó  sucè aó  MACSYMÁ  oò  REDUCE»  iî  statisticaì      mechanics¬  moleculaò  dynamicó  oò Montå Carlï techniqueó musô  bå      useä  tï  tacklå compleø liquiä  systems®  Theså  problemó  requirå      supercomputeò capability®  Understandinç thå structurå oæ matteò iî      thå condenseä statå needó mucè researcè work® Perfecô anä imperfecô      solids¬  disordereä  anä  amorphouó materials¬  liquiä  metaló  anä      alloys¬ surfaces¬ interfaces¬ artificaì aó welì aó exotiã materialó      neeä  tï  bå  studieä  morå  rigorouslù aó welì  aó  thå  neeä  foò      electroniã structurå determinatioî oæ compleø bulë solids¬ polymeró      anä  biomaterials®  Onlù witè thå advenô oæ  linearized¬  augmenteä      plane-wavå  methodó diä realistiã self-consistenô  calculationó  oæ      electronicó  leveì  oæ  thiî metaì filmó becomå  possible®  Eveî  á      modesô systeí straineä thå resourceó oæ mosô computers®  Now¬  witè      supercomputeró  researcheró caî tacklå eveî morå compleø  problems¬      foò  example¬  thå stickinç oæ atomó oî  surfaces¬  absorptioî  anä      disassociatioî  oæ thå moleculeó subsequenô motioî anä reactioî  oæ      thå atomó oî thå surface.      Iî nucleaò physics¬ thå shelì modeì anä otheò modeló oæ thå nucleuó      havå  becomå mucè morå complex»  higè energù scattering¬  heavù ioî      collisionó  anä  fe÷ bodù (3-5© reactionó alì requirå  thå  uså  oæ      supercomputeò systems. 11      ASTROPHYSICS      Mucè recenô worë haó beeî donå iî astrophysicó bù thoså researcheró      whï  havå  haä  accesó  tï  supercomputeò  facilities®   Foò  otheò      astrophysicists¬  thå  needó foò theiò participatioî iî researcè iî      thå  excitinç problemó oæ Stellaò evolutioî dï exist®  Thå  dynamiã      rangå  oæ  studù  ió  verù  extreme¬  froí  billionó  oæ  yearó  tï      milliseconds®  Involveä  arå  thå areaó  oæ  magneto-hydrodynamics¬      radiativå  transport¬  atomiã  physics¬  transitioî froí  ordeò  tï      chaos.      Thå   physicó   oæ  supernovaå  ió  alsï  aô   thå   forefronô   oæ      investigation®  Herå  again¬  largå scalå computinç ió essentiaì tï      copå witè thå complexitieó oæ shocë hydrodynamics¬  nucleaò physicó      anä generaì relativity.      Onå examplå oæ á probleí thaô waó oæ interesô concerneä itselæ witè      thå  dynamicó oæ galaxies®  Three-dimensionaì  n-bodù  integrationó      werå  ruî  iî thió study®  Á largå numbeò oæ particleó  (105©  movå      self-consistentlù undeò Newtoniaî forces® Graphiã methodó werå useä      foò  thå  outpuô becauså thió waó thå onlù waù onå coulä studù  thå      results® Thå pictureó oæ resultó deriveä werå compleø aó welì aó oæ      aî unexpecteä nature® Otheò areaó oæ physicó oæ greaô importancå anä interesô arå iî  thå      areaó oæ plasmá physicó anä physicó oæ fluids.      PLASMA PHYSICS      Numericaì  techniqueó evolveä tï studù plasmaó arå basicallù oæ twï      types»  onå  oæ  microscopic¬  electromagnetiã fielä  anä  particlå      distributioî   functionó  foò  studyinç  turbulence¬   growtè   anä      saturatioî  oæ stronç plasmá instabilities¬  thå otheò oæ  studyinç      fluidó foò macroscopiã anä long-terí descriptioî oæ thå plasma.      Thå  formeò  useó  codeó whicè solvå plasmá  kinetiã  equationó  (·      independenô variables© oò simulateó witè PIà methodó uð tï 400,00°      individuaì particles®  Thå latteò techniqueó arå onlù no÷  evolvinç      anä wilì consumå enormouó amountó oæ computeò time.      ECONOMICS      Thå  sociaì  scienceó  havå noô yeô obtaineä theiò  faiò  sharå  oæ      supercomputeò capability®  However¬ modeló oæ thå worlä economy¬ oæ      supplù  anä uså oæ basiã minerals¬  anä oæ thå utilizatioî oæ  thå      world'ó energù resourceó havå beeî developed® 12      ELECTRONICS      Electronicó  engineeró  havå beeî ablå tï accomplisè mucè oæ  theiò      basiã worë usinç minicomputers®  Now¬  however¬  computeò desigî aó      welì aó chið desigî havå becomå sï compleø thaô supercomputeró  arå      beinç  useä  tï  simulatå  circuits¬   architecturaì  designs¬  anä      software®  Aó  timå  goeó on¬  thå growinç complexitù wilì  requirå      largeò  anä largeò systems®  Thå engineeò caî nï longeò dï  withouô      thå computeò aideä desigî (CAD© techniqueó beinç developeä tï  makå      foò  realistiã turn-around-timå iî compleø  designs®  Supercomputeò      systemó arå usefuì foò modelinç noô onlù logiã circuiô layout¬ buô      alsï overalì systeí architecture¬ timing¬ anä design-rulå checking®      Supercomputeò  systemó useä foò circuiô desigî enablå engineeró  tï      modifù designó repeatedlù withouô incurrinç thå expenså oæ buildinç      anä  testinç  actuaì  deviceó aô eacè steð iî thå  desigî  process®      Supercomputeró   arå   alreadù   beinç  useä   worldwidå   bù   thå      semiconductoò   industrù  anä  computeò  manufactureró  foò   theså      purposes.      STRUCTURAL ANALYSIS      Thå mathematicaì methoä knowî aó finitå elemenô analysió ió  widelù      useä iî thå aerospace¬ automotive¬ mechanicaì anä civiì engineerinç      industries®   Engineeró   usinç  thió  methoä  analyzå   physicaì      structureó  witè á two- oò three-dimensionaì griä thaô divideó  thå      structurå  intï á numbeò oæ well-defineä elements®  Thå effectó oæ      temperature- anä  pressure-relateä stresó arå theî  calculateä  foò      eacè  element¬  aó  welì  aó  thå effecô oæ  eacè  elemenô  oî  itó      neighbors®  Finitå  elemenô  analysió caî bå useä tï describå  thå      overalì  impacô oæ manù loadó anä constraintó actinç oî  á  compleø      structure® Supercomputeò systemó enablå engineeró tï conducô rapiä      finitå   elemenô  analyses¬   resultinç  iî  improveä   engineerinç      efficiencù  anä morå structurallù sounä anä lightweighô components®      Supercomputeò systemó allo÷ foò detaileä analyseó oæ structureó toï      largå oò compleø tï bå analyzeä oî otheò computers.      IMAGE PROCESSING      Earth-imaginç satellites¬ spacå probes¬ anä medicaì imaginç deviceó      generatå hugå setó oæ data¬  whicè requirå extensivå processinç  tï      bå useful® Thå imageó generateä bù theså technologieó ofteî requirå      enhancementó tï makå significanô featureó morå visiblå oò geometriã      correctioî  tï  removå distortionó imposeä bù thå imaginç  device®      Processinç  sucè  imageó caî bå computationallù  intensivå  becauså      theù arå madå oæ millionó oæ tinù dotó calleä picturå elements¬  oò      pixels¬  anä  eacè  pixeì  caî contaiî  manù  informationaì  valueó      relatinç  tï  spectraì componenô anä  intensity®  Processinç  sucè      largå  amountó  oæ  datá iî á practicaì  timå  framå  requireó  thå      processinç  speeä  oæ Supercomputeò systems®  Foò  everythinç  froí      scanninç  thå planeô foò resourceó tï trackinç dowî deadlù  tumors¬      Supercomputeò  systemó  arå  ideaì  foò thå  mosô  demandinç  imagå      processinç applications. 13      GRAPHICS      Foò manù supercomputeò applications¬ graphicó arå needeä tï displaù      meaningfullù  thå largå amountó oæ datá produced®  Buô graphicó  ió      itselæ   á  uniquå  application®   Today¬   computeò  graphicó   ió      revolutionizinç commerciaì animation®  Whetheò iî motioî  pictures¬      advertisements¬  oò  thå  latesô musiã  video¬  computeò  graphicó      transporô   vieweró   tï  entirå  worldó  madå  onlù   oæ   digitaì      information®  Supercomputeò  systemó  providå thå speeä anä  memorù      needeä tï generatå thå mosô compleø anä convincinç visuaì displays¬      withouô  thå  cosô anä timå requireä tï construcô setó  anä  props®      Supercomputeò systemó havå beeî useä tï generatå imageó  impossiblå      tï creatå bù anù otheò means.      ÓUPERCOMPUTERÓ FOÒ UNIVERSITÙ APPLICATIONS      Thå  universitù  environmenô  ió  uniquå iî thaô  thå  spectruí  oæ      supercomputeò applicationó ió verù broad®      Thå followinç lisô compileä bù ZIDEË Inc®  ió buô á smalì samplå oæ      currenô ongoinç researcè aô universitieó thaô possesó supercomputeò      capability.       Disciplinå Researcè Areá       Astronomù       Relativistiã Astrophysics       Stellaò Evolution       Staò Formatioî iî Magnetiã Interstellaò Clouds       Datá Processinç oæ VLÁ Observations       Radiatioî Hydrodynamicó oæ Moleculaò Cocoons       Chemicaì Astrophysics       Hydrodynamicó oæ Nová Explosions       Explosivå Nucleosynthesis       Cosmology       Physics       Gaugå anä Strinç theories       Elementarù Particlå Physics       Electroniã Structurå oæ Solids       Disordereä Solids       Manù Bodù Systems       Experimentaì Particlå Physics       Light-Energù Transductioî iî Biomolecules       Physicó oæ Biomolecules       Accretioî   bù  Compacô  Objectó  anä   Stellaò                          Dynamics       Nucleaò Structurå anä Scattering       Chemistry       Largå Moleculå Electroniã Structure       Chemicaì Quantuí Dynamicó iî Condenseä Phases       Intramoleculaò Dynamicó oæ Molecules       Moleculaò Theory Š 14       Meteorology       Globaì Atmospheriã Simulation       Dynamicó oæ Seá Ice       Dynamicó oæ Convection       Dynamicó oæ Liquoò Drops       Climatå Modeling       Eì Ninï Modeling       Computeò Science       Supercomputeò Architecture¬ Software,       anä Algorithí Research       Numericaì Methods       Interactivå Solutioî oæ Largå Systemó oæ Lineaò       Algebraiã Equations       Supercomputeò Desigî anä Applications       Electricaì Engineering       Semiconductoò Multidimensionaì Devicå Models       VLSÉ Desigî Automation       Simulatioî oæ Semiconductoò Devices       Circuiô Simulatioî anä Desigî Evaluation       Inverså Problemó iî Higè Resolutioî Imagå       Reconstruction       Evaluatioî anä Desigî oæ Communicatioî Systems       Chemicaì Engineering       Physicó oæ Turbulence       Chemicaì Procesó Design       Theoreticaì anä Applieä Mechanics       Flo÷ anä Fracturå oæ Structuraì Materials       Comparisoî oæ Simulateä Turbulence       witè experiment       Systeí Identificationó anä Reliability       Nucleaò Engineering       Fusioî Plasmá Engineering       Mechanicaì anä Industriaì Engineering       Generaì Radiatioî Transporô Calculations       Modelinç oæ Gaó Dynamics       Hydrodynamicó Shocë Physics       3-Ä Flo÷ Fieldó iî Combustioî Chambers       Civiì Engineering       Structuraì Optimization       Structuraì Mechanicó anä CAD/CAM       Groundwateò Contamination       Aeronauticaì anä Astronauticaì Engineering       Computationaì Gaó anä Fluiä Dynamics 15       Anatomicaì Sciences       Biomechanicó oæ Celì Sheets       Skiî Plasicitù anä Structure       Humaî Blooä Flo÷ Dynamics       Geneticó ¦ Development       Simulatioî oæ Livinç Cells       Physiologù ¦ Biophysics       Emergenô   Oscillatorù  Propertieó  oæ   Neuraì                          Networks       Accounting       Multiplå Timå Serieó Analysis      Aó caî bå seeî froí thió lisô alone¬ thå useó foò supercomputeró iî      thå scientifiã fieldó ió growinç quitå diverse. 16   ZIDEË  Inc®  ió á newlù organizeä internationaì firí thaô  offeró      seveî basic types of Supercomputer services to its clients:       A® Consultinç Services       B® Developmenô Services       C® Contracô Serviceó       D® Marketinç Services       E® Traininç Services       F® Supercomputeò Facilitieó Management       G® Investoò Guidancå anä Counseling       Thå Company¬  Zideë Inc.¬  includeó á stafæ anä associateó oæ      formeò   supercomputeò   vendoò   personneì  anä   otheò   selecteä      Supercomputeò  Expertó  worldwidå  iî  Industry¬   Government¬  anä      Academia.      Becauså oæ itó strategiã locatioî iî  Minneapolis¬  Minnesota¬  thå      "Supercomputeò Capitaì oæ thå World"¬  ZIDEË Inc®  haó readù accesó      tï  anä  frequentlù utilizeó undeò exclusivå contracô  thå  world'ó      foremosô  expertó iî alì phaseó oæ thå supercomputeò industry®  Thå      rangå oæ expertiså anä capabilitù includes¬ buô ió noô limiteä to:       ï Supercomputeò Feasibilitù Studies       ï Supercomputeò Needó Analysis       ï Supercomputeò Requirementó Analysis       ï Supercomputeò Budgeô Analysis       ï Vendoò Evaluatioî and/oò Recommendation       ï Ne÷ Producô Evaluatioî anä Marketinç Studies       ï Assessinç Ò ¦ Ä Ventures       ï Supercomputeò Performancå Analysis       ï Supercomputeò Vendoò Competitivå Analysis       ï Supercomputeò RFP¬ RFQ¬ RFÔ Preparatioî Assistance       ï Benchmarë Definition¬ Creation¬ anä Analysis       ï Vendoò Proposaì Analysió anä Evaluation       ï Systemó Engineerinç anä Integration       ï Internationaì Technologù Exchangå Issueó anä Policy       ï Installatioî anä Facilitieó Management       ï Educatioî anä Training Š 17       ï Exporô Licensinç Assistance       ï Futurå Supercomputeò Technologù Assessmenô       ï Large-scalå Supercomputeò Projecô Managemenô       ï Supercomputeò Applicationó Development       ï Supercomputeò Numericaì Algorithí Development       ï Supercomputeò Architecturå anä Design       ï Supercomputeò Centeò Serviceó Marketinç Assistance       o Artificial Intelligence and Knowledge Engineering            ï Investoò Guidancå anä Consulting      ZIDEË Inc®  anä itó associatå consultantó havå beeî instrumentaì iî      enablinç   thå   cost-effectivå   acquisitioî   oæ   oveò    thirtù      supercomputeò systemó worldwide.      Foò morå informatioî anä inquirieó contact:       ZIDEË Inc.       1319µ Flamingï Court       Applå Valley¬ MÎ 55124       Telephonå (612© 432-2835       Teleø (910© 576-0061       FAØ (612© 432-4492       PC-LI BBÓ (Supercomputeò SIG) 18