2017年美国阿贡国家实验室的九大科研动向

阿贡国家实验室的一个研究团队发现，利用一种金属氧化物“胶水”来涂底，可以在常用的聚氨酯泡棉上吸附亲油分子。这种可重复使用的新材料称为“油海绵”，可吸收整个水槽而非表面的油污。这种海绵可用于清理港口泄漏及沉积的石油/柴油。

鉴于网络攻击对美国基础设施构成的威胁有增无减，阿贡实验室已将提高学生在网络安全的兴趣及知识水平作为优先事项。2017年，许多高中生、在职人员以及来自15所高校的大学生参加了阿贡实验室的年度网络防御赛。比赛中，各个网络防御团队对电网和水网进行了防御。

阿贡实验室的科学家们结合超级计算机模拟和X射线表征，研究了一种非生物物质，这种物质能够像人脑一样，为了将注意力集中在新信息上而“忘记”旧信息。科学家们观察到，随着时间的推移，在受到反复刺激后,材料原子结构的反应会减弱。科学家随后使用计算机模拟对这种行为进行了建模，启发了新的算法来提高神经网络学习的效率。

阿贡实验室与芝加哥大学、能源部费米国家加速器实验室合作开展量子信息领域的探索，并开发新的应用来改进通信、计算和传感技术。芝加哥量子交流中心还将联合其他学术、工业和政府机构的支持，推动量子信息科学与工程的发展。

阿贡实验室的研究人员正结合神经科学和计算科学，详细研究复杂的大脑功能。利用“先进光子源”（APS）的电子显微镜和X射线，科学家们研究了成年老鼠大脑中每一个神经元的位置和相互关系。该团队正使用阿贡实验室的新型超级计算机Theta，构建必要的基础设施来存储和处理来自老鼠大脑1 EB（10亿GB）的数据。这项研究可能有助于我们对大脑的复杂性产生新的认识，并解决未来研究中的大数据问题。

为了解癌症的本质并使癌症治疗个人化，科学家们将医学研究和高性能计算相结合，对与癌症的药物反应及个人症状相关的所有已知数据进行分析。神经网络代码将使用一种强大的机器学习技术（深度学习），将根据患者的遗传特征、环境和经历来估算最有效的治疗方案。

科学家们创造了一个虚拟宇宙实验室，利用两台超级计算机来模拟早期宇宙。其中一台计算机对数万亿颗粒子在空间和时间中的运动进行模拟，另一台计算机则对模拟数据进行分析。

阿贡实验室的研究人员参与了一个研究项目，对影响电动车电池发展速度的经济、物流及化学问题进行了梳理。科学家们测试了电池充放电情况，并评估了便于即插即用的基础设施，希望可以增加电动车的应用潜力。

作为美国能源部“百亿亿次级（Exascale）计算”项目的合作人，阿贡实验室的科学家正在协助解决百亿亿次级计算机开发的一些问题。这种高性能计算系统每秒可以进行一百亿亿次运算，可用于建模大型系统来解决一些复杂的问题。