9 super-coole Anwendungen für Supercomputer

Supercomputer sind die Bodybuilder der Computerwelt. Sie verfügen über
Zehntausende von Zeiten die Rechenleistung eines Desktop und Kosten
zig Millionen Dollar. Sie füllen riesige Zimmer, die gekühlt werden
Tausenden der Mikroprozessor Kerne Überhitzung zu vermeiden.
Und sie führen Billionen oder sogar Tausende von Billionen, der
Berechnungen pro Sekunde.

All diese Macht bedeutet, dass Supercomputer sind perfekt für die Bewältigung großer
wissenschaftliche Probleme aus der Aufdeckung der Ursprung des Universums
zum Eintauchen in die Muster der Proteinfaltung, die machen Sie das Leben
möglich. Hier sind einige der interessantesten Fragen in Angriff genommen
von Supercomputern heute.

Neuerstellung der Big Bang

Es braucht grosse Computer zu prüfen, die größte aller Fragen: was
ist der Ursprung des Universums?

Die "großen
Bang"oder die erste Expansion aller Energie und Materie in der
Universum, geschah mehr als 13 Milliarden Jahren in Billionen-Grad
Grad Celsius Temperaturen aber Supercomputer Simulationen ermöglichen es
beobachten Sie, was während der Geburt des Universums vor sich ging. Forscher an der
Texas Advanced Computing Center (TACC) an der University of Texas in
Austin haben auch Supercomputer verwendet, um die Bildung von simulieren die
erste Galaxie, während Wissenschaftler am NASA Ames Research Center in
Mountain View, Kalifornien, wurden die Schaffung von Stars aus kosmischen simuliert
Staub und Gas.

Supercomputer Simulationen ermöglichen auch für Physiker
beantworten Sie Fragen über das unsichtbare Universum von heute. Unsichtbare dunkel
etwa 25 Prozent des Universums und der dunklen macht Materie
Energie macht mehr als 70 Prozent, aber Physiker wissen wenig
über entweder. Verwenden leistungsstarke Supercomputer wie IBMs Roadrunner am
Los Alamos National Laboratory, können Forscher Modelle ausführen, die erforderlich
über 1000 Billionen Rechenschritte pro Sekunde, so dass für
die realistischste Modelle dieser kosmischen Geheimnisse noch.

Verständnis-Erdbeben

Anderen Supercomputer Simulationen getroffen näher an Zuhause. Durch die Modellierung der
dreidimensionale Struktur der Erde, können Forscher Vorhersagen wie Erdbeben
Wellen werden sowohl lokal als auch Global Reisen. Es ist ein Problem,
schien vor zwei Jahrzehnten hartnäckig sagt Princeton Geophysiker Jeroen
Tromp. Aber mithilfe von Supercomputern Wissenschaftler können sehr komplexe lösen
Gleichungen, die wirklichen Leben widerspiegeln.

"Wir können im Grunde sagen, ist dies Ihre beste Modell was die Erde,
sieht aus wie in einem 3-d-Sinn, dies ist wie die Wellen aussehen,"Tromp
sagte.

Durch den Vergleich der verbleibenden Unterschiede zwischen Simulationen und real
Daten, Tromp und sein Team sind ihre Bilder von der Erde perfektionieren.
Innenraum. Die daraus resultierenden Techniken lässt sich der Untergrund für die Karte
Öl-Exploration oder Kohlenstoff-Sequestrierung und Forschern helfen können
die Prozesse, die tief in der Erde Mantel und Kern zu verstehen.

Faltung von Proteinen

Im Jahr 1999 kündigte IBM Pläne für den Bau des schnellste Supercomputers der
Welt hatte je gesehen. Die erste Herausforderung für dieses Wunderwerk
genannt "Blue Gene"?

Entwirren die Geheimnisse des Proteins
Falten.

Proteine bestehen aus langen Strängen von Aminosäuren in Komplex gefaltet
dreidimensionale Formen. Ihre Funktion richtet sich nach ihrer Form. Wenn ein
Protein Misfolds kann schwerwiegende Folgen, einschließlich
Störungen wie Mukoviszidose, Rinderwahnsinn und der Alzheimer-Krankheit.
Herauszufinden, wie Proteine falten – und wie die Faltung kann schief gehen-könnte
der erste Schritt bei der Heilung dieser Krankheiten sein.

Blue Gene ist nicht der einzige Supercomputer an diesem Problem arbeiten,
erfordert große Mengen an Kraft um bloße Mikrosekunden der simulieren
Falten Zeit. Mit Hilfe von Simulationen, haben Forscher die Faltung aufgedeckt
Strategien von mehreren Proteinen, darunter eine fand in der Auskleidung der
Säugetier-Darm. Unterdessen hat das Projekt Blue Gene erweitert. Als der
November 2009 ein Blue Gene-System in Deutschland rangiert als die
vierte-die meisten leistungsfähigen Supercomputer der Welt, mit einer maximalen
Verarbeitungsgeschwindigkeit von 1000 Billionen Rechenschritte pro Sekunde.

Zuordnung der Blutkreislauf

Glaube, Sie haben eine ziemlich gute Vorstellung davon, wie dein Blut fließt? Denken
wieder. Die Gesamtlänge aller Venen, Arterien und Kapillaren in
der menschliche Körper ist zwischen 60.000 und 100.000 Meilen. Blutfluss zuordnen
durch dieses komplexe System in Echtzeit, Professor an der Brown Universität
angewandter Mathematik George Karniadakis arbeitet mit mehreren
Laboratorien und mehrere Computer-Cluster.

In einem 2009 Artikel in der Zeitschrift Philosophical Transactions der der
Royal Society, Karniadakas und sein Team beschreiben den Blutfluss
durch das Gehirn
eine typische Person im Vergleich mit Blutfluss im Gehirn eines Menschen
mit Hydrocephalus, eine Zustand, in welchem cranial Fluid baut sich im Inneren
der Schädel. Die Ergebnisse könnten Forscher besser verstehen helfen.
Schlaganfälle, Schädel-Hirn-Verletzungen und anderen vaskulären Hirnerkrankungen, die
Autoren schreiben.

Modellierung von Schweinegrippe

Potenziellen Pandemien wie die H1N1-Schweinegrippe erfordern eine schnelle Antwort
an zwei Fronten: Erstens haben Forscher um herauszufinden, wie das Virus ist
die Verbreitung. Zweitens müssen sie finden Drogen zu stoppen.

Supercomputer können mit den beiden helfen. Während der jüngsten H1N1-Ausbruch
Forscher an der Virginia Polytechnic Institute and State University in
Blacksburg, Virginia, verwendet eine erweiterte Modell der Verbreitung der Seuche namens
EpiSimdemics, die Übertragung der Grippe vorherzusagen. Das Programm die
wurde entwickelt, um Modell-Populationen bis zu 300 Millionen stark, nutzte
das US-Verteidigungsministerium während des Ausbruchs, nach einem Mai
2009-Bericht in der Zeitschrift IEEE Spectrum.

In der Zwischenzeit, Forscher an der University of Illinois at
Urbana-Champagne und der University of Utah wurden Supercomputer zu verwenden.
Schauen Sie in das Virus selbst. Mit der Ranger-Supercomputer am die TACC
in Austin, Texas entwirrt die Wissenschaftler die Struktur der Schweinegrippe.
Sie herausgefunden, wie Medikamente gegen das Virus binden würde und simuliert die
Mutationen, die zu Resistenzen führen könnte. Die Ergebnisse zeigten, dass
Das Virus noch nicht resistent, aber bald würde nach einer
Bericht von der TeraGrid Ressourcen-Rechenzentrum. Solche Simulationen können
helfen Sie Ärzten, die Medikamente verschreiben, die Widerstand zu fördern, wird nicht.

Tests von Kernwaffen

Seit 1992 hat die Vereinigten Staaten verboten, die Prüfung der Kern-
Waffen. Aber das bedeutet nicht, dass das nukleare Arsenal nicht mehr aktuell ist.

Stockpile Stewardship-Programm nutzt nicht-nuklearen Labortests und
Ja, Computer-Simulationen, um sicherzustellen, dass des Landes Cache der Kern-
Waffen sind funktionell und sicher. IBM will im Jahr 2012 ein neues enthüllen
Supercomputer, Sequoia, am Lawrence Livermore National Laboratory in
Kalifornien. Laut IBM werden Sequoia ein 20 Petaflop-Rechner,
Was bedeutet, es werden in der Lage, 20000 Billionen
Berechnungen pro Sekunde. Sequoia oberste Direktive ist es, bessere
Simulationen von Kernexplosionen und realen Nuke abschaffen
für eine gute Prüfung.

Hurrikane Prognose

Mit Hurrikan Ike lastet auf der Golf-Küste im Jahr 2008,
Meteorologen wandte sich Ranger nach Hinweisen über den Sturm Weg. Dies
Supercomputer mit seinen Cowboy-Moniker und 579 Billionen Rechenschritte pro
zweite Rechenleistung, befindet sich an der TACC in Austin, Texas. Mit Hilfe
Daten direkt vom National Oceanographic and Atmospheric Agentur
Flugzeuge, berechnet Ranger wahrscheinlich Pfade für den Sturm. Nach einer
TACC Bericht, Ranger verbessert die fünftägige Hurrikan Vorhersage von 15
Prozent.

Simulationen sind auch nützlich, nach einem Sturm. Hurrikan Rita getroffen
Texas im Jahr 2005, Los Alamos National Laboratory in New Mexico verliehen
Manpower und Computer macht, Modell anfällig elektrischen Leitungen und
Kraftwerke, helfende Beamten Entscheidungen über Evakuierung, macht
Absperrung und Reparaturen.

Vorhersage des Klimawandels

Die Herausforderung der globalen Klima Vorhersage ist immens. Es gibt
Hunderte von Variablen aus das Reflexionsvermögen der Erdoberfläche
(für vereisten Stellen, für dunkle Wälder niedrig hoch) auf die Launen des Ozeans
Ströme. Der Umgang mit diesen Variablen erfordert supercomputing
Funktionen. Computerleistung ist also von Klimawissenschaftlern begehrt,
das US-Department of Energy gibt Zugang zu den mächtigsten
Maschinen als Preis.

Die daraus resultierende Simulationen sowohl Karte aus der Vergangenheit und schauen Sie in die
in die Zukunft. Modelle der antiken Vergangenheit können mit fossilen Daten abgestimmt werden
Suchen Sie Zuverlässigkeit, Zukunftsprognosen stärker macht. Neu
Variablen, z. B. die Wirkung der Wolkendecke auf Klima, können sein
erkundet. Ein Modell, erstellt im Jahr 2008 am Brookhaven National Laboratory
in New York abgebildet, die Aerosolpartikel und Turbulenzen der Wolken zu einem
Auflösung von 30 qm. Diese Karten müssen viel mehr geworden
detaillierte, bevor Forscher wirklich zu verstehen, wie Wolken Klima beeinflussen
im Laufe der Zeit.

Gebäude-Gehirne

So wie Supercomputer für die menschliche stapeln
Gehirne? Na ja, sie sind wirklich gut, Berechnung: es würde dauern
120 Milliarden Menschen mit 120 Milliarden Rechenmaschinen 50 Jahre zu um tun, was die
Sequoia Supercomputer werden an einem Tag machen können. Aber wenn es darum geht
um die Fähigkeit des Gehirns, Informationen parallel zu verarbeiten, auf diese Weise viele
Berechnungen im Rückstand gleichzeitig, sogar Supercomputer. Dawn, ein
Supercomputer am Lawrence Livermore National Laboratory, simulieren
Das Gehirnmacht eine Katze – aber 100 bis 1.000 mal langsamer als eine echte
Katze-Gehirn.

Supercomputer sind jedoch nützlich für das Modellieren des Nervensystems
System. Im Jahr 2006, Forscher an der École Polytechnique Fédérale de
Lausanne in der Schweiz erfolgreich simuliert ein 10.000-Neuron Stück ein
Rattengehirn neokortikale Einheit genannt. Mit genug von diesen Einheiten die
Wissenschaftler an diesem sogenannten "Blue Brain" Projekt erhoffen sich schließlich
Erstellen Sie ein vollständiges Modell des menschlichen Gehirns.

Das Gehirn wäre kein System der künstlichen Intelligenz, sondern vielmehr eine
neuronale Schaltkreis arbeiten, mit denen Forscher Gehirn verstehen
Funktion und Test virtuelle psychiatrische Behandlungen. Aber Blue Brain könnte
sogar besser als künstliche Intelligenz, führen Sie Forscher Henry
Markram sagte der Zeitung The Guardian im Jahr 2007: "Wenn wir es richtig, bauen es
sprechen sollte."

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