桑迪亞國家實驗室

桑迪亞國家實驗室（英語：Sandia National Laboratories，簡稱SNL），現由桑迪亞國家技術和工程解決方案（National Technology and Engineering Solutions of Sandia，霍尼韋爾所有的一個子公司）管理和運營^[3][4][5]，是美國國家核安全域（National Nuclear Security Administration）下屬的三個研究發展實驗室之一。

桑迪亞國家實驗室 Sandia National Laboratories
成立時間	1949
研究性質	國家安全、核物理
所長	Stephen Younger[1]
員工	10,652（2016年）[2]
學生人數	738（2016年）[2]
預算	$30.7 億美元（2016年）[2]
主管機構	桑迪亞國家技術和工程解決方案，由霍尼韋爾管理
地理位置	美國新墨西哥州阿布奎基  美國加利福尼亞州利佛摩
面積	8,699英畝（35.20平方公里）
網址	www.sandia.gov

實驗室的主要目標是核武器非核部分的發展測試。主實驗室位於新墨西哥州的阿布奎基的科特蘭空軍基地（英語：Kirtland Air Force Base），另一個位於加州的利佛摩，在勞倫斯利佛摩國家實驗室的旁邊。

桑迪亞國家實驗室致力於維持核武系統的可靠性和準確性，在軍備控制和防止核武器擴散方面，以及美國核武計劃產生的有害廢棄物（英語：Hazardous waste）的處理方式進行各項研究。實驗室也對能源和環境領域，以及對國家關鍵基礎設施的保障進行研究。桑迪亞國家實驗室的研究涉及廣泛；除了上述幾項主要的研究之外，實驗室還在計算生物學、數學、材料科學、替代能源、心理學、微機電系統和認知科學在內的各個學科有所涉足。桑迪亞國家實驗室曾經擁有世界上運算速度最快的超級電腦——ASCI Red（英語：ASCI Red）；世界上最大的X射線發生器——Z脈衝功率設施（Z機）也位於桑迪亞國家實驗室。Z機被用於極端溫度與壓力之下的材料測試；收集的資料可用於輔助核武器研發的電腦類比。

歷史

桑迪亞國家實驗室的第一個永久性建築（Building 800）於1949年落成。

桑迪亞國家實驗室的建立緣於第二次世界大戰和曼哈頓計劃。在美國正式介入戰爭之前，美國陸軍就租借了新墨西哥州阿布奎基附近的機場（即Oxnard Field（英語：Oxnard Field））以服務於臨時軍隊以及美國海軍的飛機。1941年1月，阿布奎基空軍基地正式動工；同年年底，「龐巴迪學校——軍隊進階飛行學校（Bombardier School-Army Advanced Flying School）」建立。此學校不久後被更名為「科特蘭訓練場（Kirtland Field）」，得名於先前的軍隊飛行員上校羅伊·C·科特蘭（英語：Roy C. Kirtland）。在1942年中期，軍方徵用了 Oxnard Field。在戰爭中，科特蘭訓練場被進一步拓展，成為了陸軍航空軍主要的訓練基地。

在成功引爆世界上第一顆原子彈——三位一體核試，以及第一次核武器空投——艾伯塔計劃（英語：Project Alberta）的三個月前，羅伯特·歐本海默作為當時洛斯阿拉莫斯國家實驗室的主任，與他的技術顧問 Hartly Rowe 就已經開始尋找便於繼續開發核武器（特別是開發其非核部分）的新地點。由於之前的科特蘭基地滿足了洛斯阿拉莫斯對於三位一體核試和艾伯塔計劃在交通運輸方面的需求，因此，Oxnard Field 由美國陸軍航空兵團被轉交給曼哈頓工程特區。1945年7月，桑迪亞國家實驗室的前身「Z」部門（"Z" Division）在 Oxnard Field 建立，為曼哈頓工程特區提供未來的武器研究測試，以及炸彈組裝的工作。特區的指令檔案中將「Z」部門設施的建立與建設稱為「桑迪亞基地（英語：Sandia Base）」；「桑迪亞」的名字來自於附近的桑迪亞山脈（英語：Sandia Mountains）。

直至1949年，桑迪亞實驗室由加州大學運營。之後，美國總統杜魯門以「能夠提供國家感興趣的傑出服務的機會」（"opportunity to render an exceptional service in the national interest"）為理由想讓美國電話電報公司 (AT&T)下屬的西部電氣承擔實驗室的運營。1949年11月1日，桑迪亞公司——西部電力公司為此設立的子公司——開始對實驗室進行管理和運營。1979年，美國國會將桑迪亞實驗室指定為國家實驗室。1993年10月，桑迪亞公司成為了洛克希德·馬丁的子公司，繼續實驗室的管理。2017年5月，桑迪亞國家實驗室開始由霍尼韋爾國際下屬的桑迪亞國家技術和工程解決方案管理^[3][4][5][1]。實驗室在新墨西哥州的阿布奎基（SNL/NM）、加利福尼亞州的利佛摩（SNL/CA）、內華達州的托諾帕和考艾島均設有政府所有的設施，其中SNL/NM作為實驗室的總部，雇員多達6,600餘人；SNL/CA較小，雇員有大約850人。

技術區域

SNL/NM 由五個技術區域（technical areas，TA）和其他的測試區域組成。每一個技術區域都有各自特殊的專項工作。桑迪亞國家實驗室的某些實驗團隊可能涉足多個技術區域。除了五個技術區域，SNL/NM 同時擁有一些位於實驗室之外的測試區域（test areas）。這些測試區域統稱為郊狼測試場（Coyote Test Field），位於三號測試區域的東南以及曼扎尼塔山西側的峽谷中。

開源軟體

在1970年代，桑迪亞國家實驗室、洛斯阿拉莫斯國家實驗室和空軍武器實驗室技術交換委員會開始發展SLATEC庫。此公用數學庫使用了FORTRAN 77，是一個數學與統計學的常用庫。

如今，桑迪亞國家實驗室已經成為不少開源軟體的發源地：

• LAMMPS（Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator，大尺度原子/分子大規模並列模擬器）是一個可以用來並列類比大尺度下原子級別/次原子級別的過程的分子動力學庫^[6]，在GNU通用公共許可證下開發，於桑迪亞國家實驗室的網站和SourceForge上發布^[6]。
• LibVMI庫簡化了虛擬機器中主記憶體的讀寫過程^[7]，在GNU寬通用公共許可證下授權^[7]。
• MapReduce-MPI庫是MapReduce的一個實現，用於分散式主記憶體並列機（distributed-memory parallel machines），利用訊息傳遞介面作為交流手段，在修改過的BSD許可證下開發^[8]。
• ParaView是一個跨平台的應用，用於資料分析與資料視覺化^[9]，由桑迪亞國家實驗室、洛斯阿拉莫斯國家實驗室和美國陸軍研究實驗室（英語：United States Army Research Laboratory）共同開發。高等類比計算計劃（英語：Advanced Simulation and Computing Program）資助了此專案^[9]。此程式在BSD許可證下開發^[9]。
• Pyomo（英語：Pyomo）是一個基於python的數學程式語言（AMPL），用於解決最佳化問題^[10][11]。
• Soccoro是一個基於密度泛函理論計算電子結構（英語：Electronic structure）的物件導向的軟體，由實驗室與維克弗斯特大學和范德堡大學共同開發^[12]。軟體利用了一些例如MPI、BLAS和LAPACK的程式庫，在GNU通用公共許可證下開發^[12]。
• Titan資訊學工具箱（Titan Informatics Toolkit）是一個跨平台程式庫的集合，用於處理、分析和展示科學與資訊學資料^[13][14]，由實驗室與Kitware公司（英語：Kitware）合作開發，運用了許多開源庫（例如Boost C++ 庫）^[13]，在新BSD許可證之下開發^[13]。
• Trilinos（英語：Trilinos）是一個物件導向的程式庫，用於建立可延伸的科學與工程應用，側重於線性代數^[15]。大部分Trilinos程式包由修改後的BSD許可證授權^[15]。
• Xyce是一個高效能類比電路模擬器，相容SPICE，適合解決大型電路問題^[16]。

另外，桑迪亞國家實驗室曾經與Kitware公司合作，參與開發了一個跨平台的圖形和視覺軟體套件——VTK（視覺化工具庫）^[17]。他們的合作著眼於加強VTK的資訊視覺化能力，進而將其用於其他專案（例如ParaView和Titan）的開發中。^[9][13][17]