Weltweit am weitesten fortgeschrittenen Computer entwirren das Universum primitivsten Prozesse (Op-Ed)

Visualiztion, magnetischer Felder im Kern-Kollaps Supernovae zeigt das Magnetfeld im Inneren der Schock-Oberfläche einer Supernova und entstand durch den GenASIS-Code auf die Oak Ridge Führung Computing Facility Petascale, Jaguar, Computerarbeit, die auf Titan weiter. Bildnachweis: Eirik Endeve, Christian Cardall, Reuben Budiardja, Anthony Mezzacappa, Dave Pugmire.

Gregory Scott Jones, ein Schriftsteller, der Supercomputing deckt. Er trug diesen Artikel, um Live Science Experten stimmen: Op-Ed & Erkenntnisse.

Es ist eine Idee, beliebt in New-Age Kreisen, dass Menschen das Universum primären Selbsterfahrung darstellen.

Das heißt, ist unser Bewusstsein tatsächlich den Kosmos erkennen, dass es existiert; ist die Menschheit das einzige Wesen jemals das Nachschlagen in den Himmel und kennen die weiten Entfernungen zu den Sternen, oder die Tatsache, dass wir körperlich sind das Produkt von ihrem Untergang? Dies ist, denke ich, die Art von Dingen, die Carl Sagan im Sinn hatte, als er sagte: "die Menschen sind der Stoff, aus dem Kosmos selbst zu prüfen." Weit draußen auf jeden Fall.

Aber dieses selbst-Bewusstsein, wenn es tatsächlich real ist, stellt viele Fragen. Grossen. Und wir bekommen Antworten Dank dieser primitiv simulierten Gehirn nennen wir Computer. Grossen. Das Universum, so scheint es, hat damit begonnen, seine Autobiographie zu schreiben.

Die Ironie ist schwer zu ignorieren. Die Idee, dass einige der modernsten Maschinen in der modernen Welt zusammen die meisten grundlegenden Prozesse in aller Zeit Stück wird schnell Realität.

Heutige Supercomputer sind notwendig für eine ganze Reihe von komplexen wissenschaftlichen Herausforderungen, von der Komplexität des Klimawandels auf die Eigenschaften der neuen Materialien, um die ideale Aerodynamik des Fahrzeug-Design zu lösen. Aber einige Probleme erfordern solche massiven computing power wie diejenigen, die in den Himmeln geboren.

Leider ist der Big Bang Neuerstellen und beobachten das Universum in einem Labor zu entfalten ausgeschlossen aus offensichtlichen Gründen. Aber mit empirischen Daten von Satelliten, Sonden und ernst leistungsstarke Teleskope und die Simulation Potenzial von Computern 30 Petaflops schieben – oder 31 Billiarden Rechenschritte pro Sekunde – Wissenschaftler sind immer ein viel klareres Bild wie dieses ganze Universum Ding entwirrt und wie kamen wir zu sein.

Beobachtung zeigt, was in den ersten Momenten des Universums geschaffen wurde: die kosmische Hintergrundstrahlung oder CMB, stellt der Dämmerung der Zeit kurz nach (Na ja, etwa 378.000 Jahre nach) dem Urknall. Seine aktuellen Geographie ist das Ergebnis von rund 14 Milliarden Jahre der Ausbildung, genügend Zeit für Forscher zu spielen, mit das Puzzle zusammensetzen.

Aber wir sind immer da, ein Schritt nach dem anderen. Beispielsweise dank jahrzehntelanger Beobachtung und extrem anspruchsvolle Anwendungen laufen über viele Tausende von Prozessoren, ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Salman Habib nutzt Argonne National Laboratory Mira und Oak Ridge National Laboratory Titan Supercomputer zu sehen, wie kleine Variationen im Urknall können wachsen Klumpen enorme bilden, dass jetzt Host Sterne und Galaxien.

Die Simulationen statt über Milliarden von Lichtjahren Platz in Tausenden von Zeitschritten mit dem Potenzial, squash oder Theorien zu überprüfen und bestätigen oder widerlegen viel von was wir dachten, wir wussten wie das Universum, einschließlich der schwer fassbaren "dunkle Energie" verhält sich den amtierenden Champion in unserem Streben zu erklären, wie das Universum expandiert, und warum die Expansionsrate derzeit beschleunigt.

Supercomputer sind notwendig für solche komplexen Simulationen hat Hauptforscher Salman Habib, aufgrund ihrer schieren Geschwindigkeit große Mengen an Speicher und ihre Kommunikation-orientierte Architekturen gesagt. Habib Anwendung erreicht eine Dauerleistung von mehr als 10 Petaflops, völlig außer Reichweite nur vor Jahren, sodass das Team Zeuge der Evolution des Universums aus den größten Maßstäben auf die Charakteristik der Galaxien.

"In einer Weise Supercomputer komprimieren die enorme Reichweiten von Raum und Zeit, die charakteristisch für den Kosmos, und ermöglichen es uns, mit ihnen zu interagieren, die – im Vergleich – unglaublich kurze Skalen der menschlichen Wahrnehmung," sagte Habib.

Wenn das Universum seiner selbst bewusst ist, ähnelt der Simulation ihrer Gründung zwingt sie zu peinlich zu Hause Filme seiner Kindheit.

Aber was ist mit uns? Immerhin, wenn wir in der Tat die neuesten und besten universal Inkarnation sind, wo ist unsere Geburtsgeschichte? Betrachten Sie Kern-Kollaps Supernovae (CCSNs), oder die Sterne größer als acht Mal so groß wie unsere Sonne, jedoch nicht größer als ca. 40 Mal.

Diese massive elementaren Fabriken implodieren selbst, eine Gewalttat, die an seiner Stelle lässt alle Elemente bis zum Eisen, d. h. alle notwendigen Zutaten für das Leben. Als Crosby, Stills und Nash sangen "we are Stardust, we are golden, wir sind Milliarden-j hrige Kohlenstoff", hatte sie CCSNs im Kopf, ob sie es oder nicht wussten.

Forscher können nun in drei Dimensionen vieler die Implosionen simulieren, die uns eine Leistung unmöglich nur eine vor einigen Jahren erstellt. Wir wissen jetzt, dass Neutrinos spielen eine wichtige, wenn nicht die dominierende Rolle in diesen massiven elementare Creation Event, als ein Team von Forschern mit der Titan-Supercomputer am Oak Ridge National Laboratory ist Neutrino-driven Explosionen in einem Spektrum von stellaren Massen in zwei Dimensionen erreichen ihr Modell Glaubwürdigkeit verleihen.

Das gleiche Team verwendet Jaguar, Titan Vorgänger, um zu erklären, wie ein Neutronenstern schneller rotierenden Pulsar, ein Problem auf dem Cover der der 1. Juni 2012, Ausgabe von Wissenschaft, die die oberen ungelöste Probleme in der Astrophysik untersucht werden konnte. Bekannt als die ständigen Akkretion Schock Instabilität oder SASI, haben Forscher jetzt eine entsprechende Beschreibung des wie ein rotierender Neutronenstern Dampf, Arbeit aufnimmt, die vor kurzem von Beobachtung in der 20. Februar 2014, Ausgabe der Naturvalidiert wurde.

Vergessen Sie Heimvideos. Das ist das Universum starrte auf seine Reflexion im Spiegel.

Diese monumentale Entwicklungen ereignen in einem breiten Spektrum der Astrophysik und Kosmologie, vom schwarzen Loch Akkretion zur Bildung der einzelnen Planeten und Sterne, Felder mit Konzepten so groß sich, dass es schwierig, wenn nicht gar unmöglich, vorstellbar, einen Computer leistungsfähig genug, um ihnen jemals vollständig zu beheben. Dennoch ist das Potenzial für die weltweit neuesten und besten Taschenrechner, die wichtigsten Fragen zu lösen sowohl wörtlich als auch metaphorisch potenziell unbegrenzt, wie die Fragen sind. Das Universum ist immerhin eine sehr alte und sehr große Platz.

Unser Bestes schätzen die Struktur des Universums, wie wir es, die standard-Modell, entfallen rund 5 Prozent seiner gesamten Masse wissen; den Rest beziehen wir peinlich als "dunkle Materie". Wir nicht sehen können, kann es nicht fühlen, kann es nur folgern. Die Auflösung und die Definition von dunkler Materie und "dunkle Energie" wäre zu den bedeutendsten wissenschaftlichen Errungenschaften aller Zeiten, und Simulationen am leistungsfähigsten Computer der Welt werden zweifellos eine große Rolle spielen.

Aber Probleme dieser Größenordnung erfordert zweifellos Technologien leistungsfähiger als heutige führende Systeme. Zum Glück für uns entfaltet die nächste Ära vor unseren Augen sich. Die weltweit schnellsten Computer möglicherweise bald Exascale, in der Lage, Knirschen Quintillions Berechnungen pro Sekunde oder fast eine ganze Größenordnung schneller als aktuelle Systeme nähern. Und wieder einmal die modernsten Maschinen auf dem Planeten werden aufgefordert die grundlegendsten Fragen beantworten: Wer sind wir? Und woher kommen wir?

Unsere früheste Geschichte ist eng mit unsere nahe Zukunft verbunden. Das Universum muss denken, dass es ziemlich schlau ist.

Die Meinungen sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Meinung des Herausgebers. Dieser Artikel erschien ursprünglich am Leben Wissenschaft.