Tržišna informacija u stvarnom vremenu, anatomsko modeliranje čovjeka, predviđanje industrijskog istraživanja, svemirska znanost i još mnogo toga ljudske ekspedicije tjeraju sadašnji svijet u nezamislivu budućnost, dobrim dijelom zahvaljujući računalima visokih performansi (HPC).
Unatoč tome što zahtijevaju ogromna sredstva, računalni programi visokih performansi nastavljaju se razvijati, zahvaljujući izumu superračunala i širokoj implementaciji računalstva u oblaku. Ove tehnologije olakšavaju život, podržavajući nedokučivu brzu obradu podataka.
Neke primjene HPC -a redizajniraju kako će vam znanost služiti u budućnosti. No, prvo, što je računalo visokih performansi?
Što je računarstvo visokih performansi?
Računanje visokih performansi odnosi se na sposobnost sustava da obradi ogromnu količinu podataka i brzo pokrene složene modele. HPC programi stoga zahtijevaju ogromnu računalnu snagu za obradu terabajta, petabajta ili čak zetabajta podataka u stvarnom vremenu.
Stoga se HPC oslanja na načelo računalstva, umrežavanja i pohrane podataka.
Ipak, evo nekih značajnih primjena tehnologije visokih performansi koje su utjecale na svijet.
1. Prediktivno zdravlje srca i krvnih žila
Nema sumnje, zatajenje srca je opasno po život. Možda je jedan od izazova s kojima se pokušavamo razumjeti mehanizmi razlika u anatomskom odgovoru srca na različita stanja. Zbog toga postaje teško predvidjeti njegovo ponašanje u stvarnom vremenu.
Srećom, pojavljuju se neka rješenja temeljena na HPC-u.
Na primjer, IBM -azajedno s obrambenim laboratorijem, povijesno simulirao homeostatske mehanizme ljudskog srca na molekularnoj razini koristeći jedan od najbrža superračunala na svijetu, Sequoia, 2012. godine.
Iskoristili su Sequioinu visoku računalnu brzinu za izgradnju skalabilnog modela pod nazivom "Kardioid" koji oponaša i obnavlja ljudsko srce. I za razliku od prethodnih programa koji su mogli simulirati samo desetak otkucaja srca ili niže, program Kardioid mogao bi oponašati tisuće otkucaja srca. Osim toga, bio je 300 puta brži od većine modela.
IBM-ov Cardioid projekt nije jedini računalni program visokih performansi koji revolucionira zdravlje srca, Dassault Systemes ' Projekt Živo srce također je značajan.
Stoga možete očekivati da ćete prvo vidjeti lijekove i različite režime testirane na simuliranom srcu prije nego što ih primijenite ljudima. Ovi HPC programi također obećavaju poboljšanje kardiovaskularnih uređaja i položaja organa tijekom operacija.
2018. godine, Google je također razvio model dubokog učenja koji predviđa rizike od kardiovaskularnih bolesti pomoću računalnog vida iz skeniranih slika mrežnice.
Tehnologija djeluje procjenjujući očne krvne žile, a zatim je koristi za predviđanje sistoličkog krvnog tlaka i identifikaciju drugih rizičnih točaka.
Takav program pomaže u ranom otkrivanju kardiovaskularnih problema, što je ključ za njihovu prevenciju.
Međutim, modeli AI simuliranog elektrokardiograma (EKG) također se pojavljuju kako bi pomogli učinkovitu dijagnozu osobama s ventrikularnim anomalijama. Slijedom toga, dok operacije na otvorenom srcu postaju sve uspješnije, svijet se približava doba u kojem su pacijenti i liječnici sigurniji u ishod operacija srca nego ikad prije.
Jedna uspješna primjena kardiovaskularnog modeliranja je izvješće CNN zdravlje 3D simulacije srca 4-godišnje djevojčice u dječjoj bolnici Nicklaus 2015. godine. To je fenomenalno jer su kirurzi uspjeli operirati simuliranu verziju srca pacijenta i predvidjeti najbolje operativne postupke prije same operacije.
2. Razumijevanje virusnog genoma
Iako se virusni genom može sekvencirati, teško je razumjeti njegovu invazivnu patologiju u stvarnom vremenu jer mutira. No, zahvaljujući računarstvu visokih performansi, razvijaju se revolucionarne simulacije ovih mehanizama. I pomaže donositeljima odluka.
U ovom slučaju noviji je primjer računalne aplikacije visokih performansi CSIRO -a istraživanje potpunog genoma COVID-19, koje su simulirali na superračunalu CSIRO početkom 2020.
Tim CSIRO Data61 uspješno je simulirao mehanizam vezivanja COVID-19 za humani ACE2 receptor.
COVID-19 je aktivno mutirajući virus. No, simulacija njegovog mehanizma djelovanja uvelike pomaže istraživačima u razumijevanju većine njegovih evoluirajućih ponašanja. Takav napredak ne pomaže samo znanstvenicima da znaju gdje bi cjepivo trebalo ciljati na virusni genom COVID-19. No, to je također predložak za razvoj predvidljivog obrasca ponašanja za neke od najzloglasnijih infektivnih uzročnika ikad poznatih.
Posljedično, razvoj lijekova i cjepiva postaje jeftiniji, brži i učinkovitiji u borbi protiv različitih zaraznih uzročnika.
Moguće je da bi to moglo pomoći znanstvenicima u identificiranju ljudskih gena koji bi se mogli oduprijeti infekcijama.
3. Tehnologija autonomne vožnje
Algoritam potreban za upravljanje vozilom bez vozača kompliciran je i mora obraditi mnoge složene izračune u stvarnom vremenu. U osnovi, autonomni kamion ili automobil ne mogu si priuštiti zaostajanje u bilo kojoj od svojih funkcionalnosti. Stoga im je za rad potrebna vrlo pouzdana računalna brzina.
Simulacije nesreća, otkrivanje prepreka, brz i točan odgovor na osjetila ključne su karakteristike vozila za vožnju bez vozača za pametnu i sigurnu navigaciju.
Naravno, svrha stvaranja automobila koji se sami voze je iskoristiti točnost dubokog učenja kako bi se smanjili prometni sudari i točno predvidjeti gdje će se kretati.
Tehnološki i automobilski divovi, među kojima su Tesla, Waymo, Toyota, Honda, Volkswagen, između ostalih, pojačavaju svoje napore na testiranju automobila bez vozača koji su u skladu sa standardima javne sigurnosti cestovnog prometa.
Povezano: Volkswagen planira staviti na put cestovne taksije sa samoupravljanjem do 2025
Ipak, mnogi su ljudi skeptični u pogledu automobila koji se sami voze. No, ova će se tehnologija, ako se uspješno primijeni, promijeniti lice prijevoza. A možda i potaknuti vožnju prema sigurnijoj cesti i optimiziranoj potrošnji goriva.
4. Proširena stvarnost
S razvojem tehnologija i napretkom u računalstvu u oblaku, povećana stvarnost će, bez sumnje, fantazije pretvoriti u realizam.
Proširena stvarnost može vam pomoći pri odabiru i testiranju proizvoda koje kupujete. I čini se kao da ih fizički vidite. AR omogućuje testiranje izgleda proizvoda poput odjeće i pribora prije nego što ih kupite.
Pojavljuje se čak i u vojnim operacijama. Primjer je Microsoftov integrirani sustav vizualnog povećanja (IVAS), koji pomaže vojnicima da vide njihovu cijelu koordinatu u stvarnom vremenu.
Povezano: Primjena AR tehnologije u svakodnevnom životu
U sportu igrači mogu čak i trenirati virtualno pomoću VR tehnologije. Uranjanje u virtualnu stvarnost također je tehnologija u razvoju koja će potaknuti realnije vizije u budućnosti.
Velike tehnološke tvrtke, uključujući Microsoft, Google, između ostalog, uložile su u ovu prinosnu računalnu tehnologiju visokih performansi. S daljnjim napretkom mislimo da će svijet biti zbunjen kada se televizija i igre uvećaju realističnim pejzažima i perspektivama.
5. NASA -in solarni nadzor vremena
NASA je 2019. godine upotrijebila računalo visokih performansi za daljinsko nadgledanje ekstremne prirode sunčevog zračenja ultraljubičastim zračenjem koje uzrokuje solarne baklje, remetilac sunčevog vremena.
Vremenske prilike Sunčevog sustava utječu na lansiranje svemirskih letjelica, satelita i solarnih postaja. Stoga je za održavanje ljudskog istraživanja svemira i zaštitu Zemlje potrebno pratiti promjene solarnog vremena tijekom vremena.
I naravno, izobličenje sunčevog vremena može podjednako utjecati na zemaljske prijenosne programe, osobito one koji na ovaj ili onaj način ovise o Sunčevom sustavu.
NASA koristi namjenski svemirski instrument pod nazivom EVE MEGS-A za snimanje aktivnosti Sunca. No navedeno je u svom istraživačkom radu objavljenom dana Znanstveni napredak, da će njegov novi model dubokog učenja popuniti prazninu ako EVE MEGS-A ne radi.
Tako je zajedno s Frontier Development Lab NASA uspješno simulirala instrument za promatranje Sunca kroz model dubokih neuronskih mreža. Budući da je u stvarnom vremenu i dinamično, ovo rješenje rezultira brzim donošenjem odluka.
To je životna primjena računala visokih performansi koja mijenja život jer pomaže astronautima i regulatornim agencijama u donošenju snažnih odluka uoči nadolazeće katastrofe.
6. Proizvodnja zrakoplova i aerodinamika
Računanje visokih performansi primjenjivo je i na proizvodnju. Mnoge industrije sada koriste ovu tehnologiju za modeliranje i predviđanje ponašanja neotkrivenih materijala. Tako stvara vrata za stvaranje novih industrijskih materijala.
Računarska dinamika fluida jedno je od područja gdje je HPC pronašao svoju svrhu. Simulacija vjetroagregata, zrakoplovnih dijelova i predviđanje čvrstoće materijala doveli su do izuma nekih proizvoda koji im mijenjaju život.
AAI, na primjer, je organizacija za zrakoplovnu obrambenu tehnologiju koja modelira različite zrakoplovne dijelove na temelju računalne dinamike fluida. AAI-jev model, međutim, usredotočen je na razvoj HPC-optimiziranih sustava za izradu sigurnijih zrakoplova.
Simulia također je razvio simulacijski softver koji koristi računalnu dinamiku fluida za simulaciju dinamičkih uvjeta krstarenja zrakoplova. Rješenja Simulia i AAI smanjuju troškove proizvodnje i vrijeme uklanjanjem potrebe za fizičkim ispitivanjem i rasipanjem skupih materijala.
Pokretačke tehnologije računalstva visokih performansi
Superračunala i računalstvo u oblaku dvije su glavne pokretačke snage HPC programa. Nude prostor, brzinu i skalabilnost.
Povezano: Uobičajeni mitovi o oblaku koje je potrebno razbiti
Lokalna superračunala mogu biti nedovoljna da dostignu vrijeme izvođenja koje zahtijevaju HPC programi dok se povećava. I dok je računalstvo u oblaku skalabilna i brža alternativa, rubno računanje je cloud rješenje koje se razvija i koje bi u budućnosti moglo dominirati računalima visokih performansi.
Koji su neki izazovi u pisanju računalnih programa visokih performansi?
Primjene HPC -a neograničene su i presijecaju sve aspekte života. Dakle, pri razvoju HPC programa za određene programere, programeri moraju imati veliko znanje o tom području. U suprotnom, postaje zastrašujuće jer se i oni pokušavaju nositi sa tehničkim osobinama svog koda. Drugi izazov je, međutim, kako napisati skalabilan i implementiran kod.
Ipak, računarstvo visokih performansi donijet će svijetu veći razvoj, čak i prije nego što mislite.
Ne možete naučiti besplatno kodirati. Naravno, osim ako ne isprobate ove provjerene resurse.
Pročitajte Dalje
- Programiranje
- Proširena stvarnost
- Strojno učenje
Idowu je strastven u bilo čemu pametnom tehnologiji i produktivnosti. U slobodno vrijeme igra se kodiranjem i prebacuje na šahovsku ploču kad mu je dosadno, ali također voli povremeno pobjeći od rutine. Njegova strast prema prikazivanju ljudi suvremene tehnologije motivira ga da piše više.
Pretplatite se na naše obavijesti
Pridružite se našem biltenu za tehničke savjete, recenzije, besplatne e -knjige i ekskluzivne ponude!
Kliknite ovdje za pretplatu
