6 Рачунарске апликације високих перформанси које су промениле свет

Тржишна информација у стварном времену, анатомско моделирање људи, предиктивно индустријско истраживање, наука о свемиру и још много тога људске експедиције воде тренутни свет у незамисливу будућност, у великој мери захваљујући рачунарству високих перформанси (ХПЦ).

Упркос томе што захтевају огромна средства, рачунарски програми високих перформанси настављају да се појављују, захваљујући изуму суперрачунара и широкој примени рачунарства у облаку. Ове технологије олакшавају живот, подржавајући неописиву брзу обраду података.

Неке апликације ХПЦ -а редизајнирају како ће вам наука служити у будућности. Али прво, шта је рачунарство високих перформанси?

Шта је рачунарство високих перформанси?

Рачунање високих перформанси односи се на способност система да обради огромну количину података и брзо покрене сложене моделе. ХПЦ програми, стога, захтијевају огромну рачуналну снагу за обраду терабајта, петабајта или чак зетабајта података у стварном времену.

Стога се ХПЦ ослања на принцип рачунарства, умрежавања и складиштења података.

Ипак, ево неких запажених примена технологије високих перформанси које су утицале на свет.

1. Предиктивно кардиоваскуларно здравље

Без сумње, срчана инсуфицијенција је опасна по живот. Можда је један од изазова са којима се суочавају покушавајући да разумеју његове механизме разлике у анатомском одговору срца на различита стања. Због тога постаје тешко предвидети његово понашање у реалном времену.

Срећом, појављују се нека решења заснована на ХПЦ-у.

На пример, ИБМзаједно са одбрамбеном лабораторијом, историјски симулирали хомеостатске механизме људског срца на молекуларном нивоу користећи једну од најбржи суперкомпјутери на свету, Секуоиа, 2012. године.

Они су искористили велику брзину рачунара Секуиое за изградњу скалабилног модела под називом "Цардиоид" који опонаша и обнавља људско срце. И за разлику од претходних програма који су могли симулирати само десет откуцаја срца или ниже, програм Цардиоид могао би опонашати хиљаде откуцаја срца. Осим тога, био је 300 пута бржи од већине модела.

ИБМ-ов Цардиоид пројекат није једини рачунарски програм високих перформанси који револуционише здравље срца, Дассаулт Системес ' Пројекат Живо срце је такође запажен.

Дакле, можете очекивати да ћете прво видети лекове и различите режиме тестиране на симулираном срцу пре него што их примените на људе. Ови ХПЦ програми такође обећавају побољшање кардиоваскуларних уређаја и постављање органа током операција.

2018. године, Гоогле је такође развио модел дубоког учења који предвиђа ризике од кардиоваскуларних болести помоћу рачунарског вида са скенираних слика мрежњаче.

Технологија функционише тако што процењује очне крвне судове, а затим их користи за предвиђање систолног крвног притиска и идентификацију других индикатора ризика.

Такав програм помаже у раном откривању кардиоваскуларних проблема, што је кључ за њихову превенцију.

Међутим, модели АИ са симулираним електрокардиограмом (ЕКГ) такође се појављују како би помогли ефикасну дијагнозу људима са вентрикуларним аномалијама. Сходно томе, док операције на отвореном срцу постају све успешније, свет се приближава доба када су пацијенти и лекари сигурнији у исход операција срца него икада раније.

Једна успешна примена кардиоваскуларног моделирања је извештај ЦНН здравље 3Д симулације срца четворогодишње девојчице у дечијој болници Ницклаус 2015. То је феноменално, јер су хирурзи могли да оперишу симулирану верзију пацијентовог срца и замисле најбоље оперативне процедуре пре саме операције.

2. Разумевање вирусног генома

Иако се вирусни геном може секвенцирати, тешко је разумјети његову инвазивну патологију у стварном времену јер мутира. Али захваљујући рачунарству високих перформанси развијају се револуционарне симулације ових механизама. И помаже доносиоцима одлука.

У овом случају, новији пример рачунарске апликације високих перформанси је ЦСИРО'с истраживање комплетног генома ЦОВИД-19, које су симулирали на ЦСИРО суперкомпјутеру почетком 2020.

Тим ЦСИРО Дата61 успешно је симулирао механизам везивања ЦОВИД-19 за хумани АЦЕ2 рецептор.

ЦОВИД-19 је вирус који активно мутира. Али симулација његовог механизма деловања увелико помаже научницима да разумеју већину еволуирајућих понашања. Такав напредак не помаже само научницима да знају где би вакцина требало да циља на вирусни геном ЦОВИД-19. Али то је такође предложак за развој предиктивног обрасца понашања за неке од најзлогласнијих инфективних агенаса икада познатих.

Сходно томе, развој лекова и вакцина постаје јефтинији, бржи и ефикаснији у борби против различитих инфективних агенаса.

Могуће је да би ово могло помоћи научницима да идентификују људске супер-гене који би могли да се одупру инфекцијама.

3. Технологија аутономне вожње

Алгоритам потребан за управљање возилом без возача је компликован и мора да обрађује многе сложене прорачуне у реалном времену. У суштини, аутономни камион или аутомобил не могу приуштити заостајање у било којој од својих функција. Дакле, за рад им је потребна изузетно поуздана рачунарска брзина.

Симулације несрећа, откривање препрека, брз и прецизан одговор на осјетила кључне су карактеристике возила за вожњу без возача за паметну и сигурну навигацију.

Наравно, сврха стварања аутомобила који се сами возе је да се искористи тачност дубоког учења како би се смањили удеси на путевима и прецизно предвидело где ће се кретати.

Технички и аутомобилски гиганти, међу којима су Тесла, Ваимо, Тоиота, Хонда, Волксваген, између осталих, појачавају напоре да тестирају аутомобиле без возача који су у складу са стандардима јавне безбедности на путевима.

Повезан: Волксваген планира да до 2025

Међутим, многи људи су скептични у погледу аутомобила који се сами возе. Али ова технологија, ако се успешно спроведе, промениће лице транспорта. И можда подстаћи вожњу ка безбеднијем путу и ​​оптимизованој потрошњи горива.

4. Проширена стварност

Са развојем технологија и напретком у рачунарству у облаку, повећана стварност ће без сумње претворити фантазије у реализам.

Проширена стварност може вам помоћи да изаберете и тестирате производе које купујете. И осећа се као да их физички видите. АР омогућава тестирање изгледа производа попут одеће и прибора пре него што их купите.

Појављује се чак и у војним операцијама. Пример је Мицрософтов интегрисани систем за визуелно повећање (ИВАС), који помаже војницима да виде њихову координату у реалном времену.

Повезан: Примене АР технологије у свакодневном животу

У спорту играчи могу чак и да тренирају виртуелно користећи ВР технологију. Урањање у виртуелну стварност такође је технологија у развоју која ће у будућности подстицати реалније визије.

Велике технолошке компаније, укључујући Мицрософт, Гоогле, између осталих, уложиле су у ову приносну рачунарску технологију високих перформанси. А са даљим напретком, мислимо да ће свет бити збуњен када се телевизија и игре увећају реалистичним пејзажима и перспективама.

5. НАСА -ин соларни мониторинг времена

НАСА је 2019. користила рачунарство високих перформанси за даљинско надгледање екстремне природе сунчевог зрачења ултраљубичастим зрачењем које изазива соларне бакље, реметилац сунчевог времена.

Временске прилике Сунчевог система утичу на лансирање свемирских летелица, сателита и соларних станица. Због тога је за одржавање људског истраживања свемира и заштиту Земље потребно пратити промене соларног времена током времена.

И наравно, изобличење сунчевог времена може подједнако утицати на земаљске водове, посебно на оне који на овај или онај начин зависе од Сунчевог система.

НАСА користи наменски свемирски инструмент под називом ЕВЕ МЕГС-А за снимање активности Сунца. Али наведено у свом истраживачком раду објављеном дана Сциенце Адванцес, да ће његов нови модел дубоког учења попунити празнину у случају квара ЕВЕ МЕГС-А.

Тако је заједно са Фронтиер Девелопмент Лаб НАСА успешно симулирала инструмент за посматрање Сунца кроз модел дубоких неуронских мрежа. Пошто је у реалном времену и динамично, ово решење резултира брзим доношењем одлука.

То је примена рачунара високих перформанси која мења живот, јер помаже астронаутима и регулаторним агенцијама да донесу утицајне одлуке уочи предстојеће катастрофе.

6. Производња авиона и аеродинамика

Рачунање високих перформанси примењиво је и на производњу. Многе индустрије сада користе ову технологију за моделирање и предвиђање понашања неоткривених материјала. На тај начин ствара врата ка стварању нових индустријских материјала.

Рачунарска динамика флуида једно је од подручја где је ХПЦ пронашао своју сврху. Симулација ветрогенератора, делова ваздухопловства и предвиђање чврстоће материјала довели су до проналаска неких производа који мењају живот.

ААИ, на пример, је организација за ваздухопловну одбрамбену технологију која моделира различите ваздушне делове засноване на динамици рачунарских флуида. ААИ-ов модел се, међутим, фокусира на развој система оптимизованих за ХПЦ за израду безбеднијих авиона.

Симулиа такође развио софтвер за симулацију користећи рачунарску динамику флуида за симулацију динамичких услова крстарења авиона. Решења компаније Симулиа и ААИ смањују трошкове производње и време уклањањем потребе за физичким испитивањем и расипањем скупих материјала.

Покретачке технологије рачунарства високих перформанси

Суперкомпјутери и рачунарство у облаку две су главне покретачке снаге ХПЦ програма. Нуде простор, брзину и скалабилност.

Повезан: Уобичајени митови о облаку које је потребно разбити

Локални суперрачунари могу бити недовољни да достигну време извођења које захтевају ХПЦ програми док се повећава. И док је рачунарство у облаку скалабилна и бржа алтернатива, едге цомпутинг је цлоуд решење које се развија и које би у будућности могло доминирати рачунарством високих перформанси.

Који су неки изазови у писању рачунарских програма високих перформанси?

Примене ХПЦ -а су неограничене и пресецају све аспекте живота. Дакле, приликом развоја ХПЦ програма за одређене области, програмери морају имати велико знање о тој области. У супротном, постаје застрашујуће јер покушавају да се изборе и са техничким карактеристикама свог кода. Други изазов је, међутим, како написати скалабилан и применљив код.

Међутим, рачунарство високих перформанси ће донети свету већи развој, чак и пре него што мислите.

7 најбољих начина да научите како бесплатно кодирати

Не можете научити бесплатно кодирати. Осим ако не испробате ове испробане ресурсе, наравно.

Прочитајте следеће

О аутору