Valós idejű piaci intelligencia, emberi anatómiai modellezés, prediktív ipari feltárás, űrtudomány és még sok más az emberi expedíciók elképzelhetetlen jövőbe terelik a jelenlegi világot, nem kis részben a nagy teljesítményű számítástechnika miatt (HPC).
Annak ellenére, hogy hatalmas erőforrásokat igényel, a nagy teljesítményű számítástechnikai programok folyamatosan futnak, köszönhetően a szuperszámítógépek feltalálásának és a felhőalapú számítástechnika széles körű megvalósításának. Ezek a technológiák megkönnyítik az életet, és támogatják az elképzelhetetlen gyors adatfeldolgozást.
A HPC egyes alkalmazásai újratervezik, hogyan fogja a tudomány szolgálni Önt a jövőben. De először is, mi a nagy teljesítményű számítástechnika?
Mi a nagy teljesítményű számítástechnika?
A nagy teljesítményű számítástechnika azt jelenti, hogy a rendszer hatalmas mennyiségű adatot képes feldolgozni és bonyolult modelleket gyorsan futtatni. A HPC programok ezért hatalmas számítási teljesítményt igényelnek, hogy valós idejűleg feldolgozzák a terabájt, petabájt vagy akár zettabájtnyi adatot.
Így a HPC a számítás, a hálózatépítés és az adattárolás elvére támaszkodik.
Ennek ellenére a nagy teljesítményű technológia néhány figyelemre méltó alkalmazása, amelyek befolyásolták a világot.
1. Prediktív szív- és érrendszeri egészség
Kétségtelen, hogy a szívelégtelenség életveszélyes. És talán az egyik kihívás, amellyel a mechanizmusok megértése során szembesül, a szív anatómiai válaszának különbségei a különböző állapotokra. Következésképpen nehéz lesz valós időben megjósolni viselkedését.
Szerencsére néhány HPC-alapú megoldás jön.
Például, IBMvédelmi laboratóriummal együtt történelmileg szimulálta az emberi szív homeosztatikus mechanizmusait molekuláris szinten az egyik a világ leggyorsabb szuperszámítógépei, Sequoia, 2012 -ben.
Kihasználták Sequioa nagy számítási sebességét, hogy egy skálázható modellt építsenek "Cardioid" néven, amely utánozza és újjáépíti az emberi szívet. És ellentétben a korábbi programokkal, amelyek csak körülbelül tíz vagy annál alacsonyabb szívverést tudtak szimulálni, a Cardioid program képes több ezer szívverést utánozni. Ráadásul 300 -szor gyorsabb volt, mint a legtöbb modell.
Az IBM Cardioid projektje nem az egyetlen nagy teljesítményű számítástechnikai program, amely forradalmasítja a szív egészségét, Dassault Systemes Az élő szív projekt szintén figyelemre méltó.
Így arra számíthat, hogy a gyógyszereket és a különböző kezelési módokat először szimulált szívvel tesztelik, mielőtt beadják az embereknek. Ezek a HPC programok azt is ígérik, hogy javítják a kardiovaszkuláris eszközöket és a műtétek során a szerv elhelyezését.
2018 -ban, A Google kifejlesztett egy mély tanulási modellt is amely előrejelzi a szív- és érrendszeri betegségek kockázatát a számítógépes látás segítségével a beolvasott retina képekből.
A technológia úgy működik, hogy felméri a szem ereit, majd ezt használja a szisztolés vérnyomás előrejelzésére és más kockázati mutatók azonosítására.
Egy ilyen program elősegíti a szív- és érrendszeri problémák korai felismerését, ami kulcsfontosságú a megelőzésükhöz.
Ennek ellenére a szimulált elektrokardiogram (EKG) AI modellek is felbukkannak, hogy elősegítsék a kamrai anomáliában szenvedők hatékony diagnosztizálását. Következésképpen, miközben a nyitott szívű műtétek egyre sikeresebbek, a világ egyre inkább egy felé sodródik korszak, ahol a betegek és az orvosok minden korábbinál magabiztosabbak a szívműtétek kimenetelében.
A kardiovaszkuláris modellezés egyik sikeres alkalmazása a jelentés A CNN egészsége egy 4 éves kislány szívének 3D-s szimulációjából a Nicklaus Gyermekkórházban 2015-ben. Ez fenomenális, mivel a sebészek képesek voltak a beteg szívének szimulált változatát működtetni, és elképzelni a legjobb műtéti eljárásokat a tényleges műtét előtt.
2. A vírusgenom megértése
Bár a vírusgenom szekvenálható, az invazív patológiájának valós idejű megértése nehéz, mivel mutálódik. De a nagy teljesítményű számítástechnikának köszönhetően e mechanizmusok úttörő szimulációi fejlődnek. És segít a döntéshozóknak.
A nagy teljesítményű számítási alkalmazás újabb példája ebben az esetben az CSIRO -k a COVID-19 teljes genomjának feltárása, amelyet 2020 elején szimuláltak egy CSIRO szuperszámítógépen.
A CSIRO Data61 csapata sikeresen szimulálta a COVID-19 kötődési mechanizmusát az emberi ACE2 receptorhoz.
A COVID-19 aktívan mutáló vírus. Hatásmechanizmusának szimulációja azonban sokat segít abban, hogy a kutatók megértsék fejlődő viselkedéseinek nagy részét. Egy ilyen áttörés nem csak abban segít a tudósoknak, hogy tudják, hol kell a védőoltást megcélozni a COVID-19 vírus genomján. De ez is egy sablon a valaha ismert leghírhedtebb fertőző ágensek előrejelző viselkedési mintájának kialakítására.
Következésképpen a gyógyszerek és oltóanyagok fejlesztése olcsóbbá, gyorsabbá és hatékonyabbá válik a különböző fertőző ágensek elleni küzdelemben.
Lehetséges, hogy ez segíthet a tudósoknak azonosítani az emberi szupergéneket, amelyek ellenállhatnak a fertőzéseknek.
3. Autonóm vezetési technológia
A vezető nélküli jármű üzemeltetéséhez szükséges algoritmus bonyolult, és sok összetett számítást kell valós időben feldolgoznia. Lényegében egy autonóm teherautó vagy személygépkocsi nem engedheti meg magának, hogy egyetlen funkciója sem maradjon el. Így a futtatáshoz rendkívül megbízható számítási sebességre van szükségük.
A baleseti szimulációk, az akadályérzékelés, az érzékekre való gyors és pontos reagálás a vezető nélküli járművek legfontosabb jellemzői az intelligens és biztonságos navigáláshoz.
Természetesen az önvezető autók létrehozásának célja a mély tanulás pontosságának kihasználása a közúti balesetek csökkentése és a navigáció pontos előrejelzése érdekében.
A műszaki és autóipari óriások, többek között a Tesla, a Waymo, a Toyota, a Honda, a Volkswagen, fokozzák erőfeszítéseiket a közúti közlekedésbiztonsági előírásoknak megfelelő vezető nélküli autók tesztelésére.
Összefüggő: A Volkswagen azt tervezi, hogy 2025-re önvezető taxik lesznek az úton
Sokan azonban szkeptikusak az önvezető autók iránt. De ez a technológia, ha sikeresen megvalósítják, megváltoztatja a szállítás arculatát. És talán elősegítheti a biztonságosabb út és az optimalizált üzemanyag -fogyasztás felé vezető utat.
4. Kibővített valóság
A fejlődő technológiákkal és a felhőalapú számítástechnika fejlődésével a kibővített valóság kétségkívül a fantáziákat valósággá változtatja.
A kiterjesztett valóság segíthet a megvásárolt termékek kiválasztásában és tesztelésében. És olyan érzés, mintha fizikailag látnád őket. Az AR lehetővé teszi, hogy megvizsgálja, hogyan néznek ki Önnek olyan termékek, mint a ruhák és kiegészítők, mielőtt megvásárolná őket.
Még a katonai műveletekben is megjelenik. Példa erre A Microsoft integrált vizuális kiterjesztési rendszere (IVAS), amely segít a katonáknak valós időben átlátni a teljes koordinátájukat.
Összefüggő: Az AR technológia alkalmazása a mindennapi életben
A sportban a játékosok virtuálisan is edzhetnek a VR technológia segítségével. A virtuális valóságba merítés szintén fejlődő technológia, amely a jövőben reálisabb elképzeléseket fog elősegíteni.
A nagy technológiai cégek, köztük a Microsoft, a Google, többek között befektettek ebbe a nagy teljesítményű számítási technológiába. A további fejlődéssel pedig azt gondoljuk, hogy a világ zavarba jön, amikor a TV és a játékok valósághű tájakkal és perspektívákkal bővülnek.
5. A NASA napos időjárási megfigyelése
A NASA 2019-ben nagyteljesítményű számítástechnikát alkalmazott, hogy távolról figyelje a nap extrém ultraibolya sugárzását, amely a napkitöréseket okozza, ami megzavarja a napsütést.
A Naprendszer időjárási viszonyai befolyásolják az űreszközök, műholdak és napelemek elindítását. Ezért az emberi űrkutatás fenntartásához és a föld védelméhez nyomon kell követni a napsütés időbeli változásait.
És természetesen, a napfényes időjárás torzulása ugyanúgy befolyásolhatja a föld átviteli szolgáltatásait, különösen azokat, amelyek ilyen vagy olyan módon a Naprendszertől függenek.
A NASA az EVE MEGS-A nevű dedikált űrműszert használja a nap tevékenységeinek rögzítésére. De megjelent a kutatási tanulmányában, amely megjelent A tudomány fejlődése, hogy az új mély tanulási modell kitölti a hiányt, ha az EVE MEGS-A meghibásodik.
Tehát a Frontier Development Lab -szal együttműködve a NASA sikeresen szimulálta a Nap -megfigyelő műszert egy mély ideghálózati modell segítségével. Mivel valós idejű és dinamikus, ez a megoldás gyors döntéshozatalt eredményez.
Ez a nagy teljesítményű számítástechnika életre szóló alkalmazása, mivel segít az űrhajósoknak és a szabályozó ügynökségeknek, hogy hatásos döntéseket hozzanak a közelgő katasztrófa előtt.
6. Repülőgépgyártás és aerodinamika
A nagy teljesítményű számítástechnika a gyártásban is alkalmazható. Manapság sok iparág használja ezt a technológiát a felfedezetlen anyagok viselkedésének modellezésére és előrejelzésére. Így kaput teremt az új ipari anyagok létrehozásához.
A számítási folyadékdinamika az egyik olyan terület, ahol a HPC megtalálta a célját. A szélturbinák, a repülőgép-alkatrészek szimulációja és az anyagok szilárdságának előrejelzése néhány életet megváltoztató termék feltalálásához vezetett.
Az AAI például egy repülőgép -védelmi technológiai szervezet, amely különböző repülőgép -alkatrészeket modellez a számítási folyadékdinamika alapján. Az AAI modellje azonban a HPC-re optimalizált rendszerek fejlesztésére összpontosít a biztonságosabb repülőgépek érdekében.
Simulia szimulációs szoftvert is kifejlesztett, amely számítási folyadékdinamika segítségével szimulálja a repülőgép dinamikus körutazási körülményeit. A Simulia és az AAI megoldásai csökkentik a gyártási költségeket és az időt, mivel megszüntetik a fizikai tesztelés szükségességét és a drága anyagok pazarlását.
A nagy teljesítményű számítástechnika vezetési technológiái
A szuperszámítógépek és a felhőalapú számítástechnika a HPC programok két fő hajtóereje. Teret, sebességet és skálázhatóságot kínálnak.
Összefüggő: Gyakori mítoszok a felhőről, amelyeket le kell törni
Előfordulhat, hogy a helyszíni szuperszámítógépek nem elegendőek ahhoz, hogy felzárkózzanak a HPC-programok által megkövetelt futási időhöz, miközben növelik a méretezést. És bár a felhőalapú számítástechnika skálázható és gyorsabb alternatíva, élszámítás egy fejlődő felhőmegoldás, amely a jövőben uralhatja a nagy teljesítményű számítástechnikát.
Milyen kihívásokkal jár a nagy teljesítményű számítástechnikai programok írása?
A HPC alkalmazása korlátlan, és az élet minden területére kiterjed. Tehát a szakterület-specifikus HPC programok fejlesztése során a programozóknak széles körű ismeretekkel kell rendelkezniük ezen a területen. Ellenkező esetben ijesztő lesz, mivel megpróbálnak megbirkózni kódjuk technikai jellemzőivel is. Egy másik kihívás azonban a skálázható és megvalósítható kód írása.
Ennek ellenére a nagy teljesítményű számítástechnika nagyobb fejlődést hoz a világnak, még hamarabb is, mint gondolná.
Nem lehet ingyen megtanulni kódolni. Természetesen, hacsak nem adja ezeket a jól bevált erőforrásokat.
Olvassa tovább
- Programozás
- Kibővített valóság
- Gépi tanulás
Idowu szenvedélyes minden intelligens technológia és termelékenység iránt. Szabadidejében kódolással játszik, és ha unatkozik, sakktáblára vált, de szeret időnként elszakadni a rutintól. Szenvedélye, hogy megmutassa az embereknek a modern technológia körüli utat, arra ösztönzi, hogy többet írjon.
Iratkozzon fel hírlevelünkre
Csatlakozz hírlevelünkhöz, ahol technikai tippeket, véleményeket, ingyenes e -könyveket és exkluzív ajánlatokat találsz!
Feliratkozáshoz kattintson ide
