Пазарна информация в реално време, анатомично моделиране на човека, предсказуемо индустриално проучване, космическа наука и много други човешките експедиции задвижват настоящия свят в невъобразимо бъдеще, което до голяма степен се дължи на високопроизводителните изчисления (HPC).
Въпреки че изискват огромни ресурси, високопроизводителните изчислителни програми продължават да се разпространяват, благодарение на изобретението на суперкомпютри и широкото използване на облачни изчисления. Тези технологии улесняват живота, като поддържат необяснима бърза обработка на данни.
Някои приложения на HPC преработват начина, по който науката ще ви служи в бъдеще. Но първо, какво представляват високопроизводителните изчисления?
Какво е високопроизводително изчисление?
Високопроизводителните изчисления се отнасят до способността на системата да обработва огромно количество данни и да изпълнява бързо сложни модели. Следователно програмите за HPC изискват огромна изчислителна мощност за обработка на терабайти, петабайти или дори зетабайти данни в реално време.
По този начин HPC разчита на принципа на изчисляване, работа в мрежа и съхранение на данни.
Въпреки това, ето някои забележителни приложения на високопроизводителни технологии, които са повлияли на света.
1. Прогнозно сърдечно -съдово здраве
Без съмнение сърдечната недостатъчност е животозастрашаваща. И може би едно от предизвикателствата, с които се опитваме да разберем механизмите му, е разликата в анатомичната реакция на сърцето към различни състояния. Следователно става трудно да се предскаже поведението му в реално време.
За щастие се появяват някои решения, базирани на HPC.
Например, IBM, заедно с отбранителна лаборатория, исторически симулираха хомеостатичните механизми на човешкото сърце на молекулярно ниво, използвайки един от най -бързите суперкомпютри в света, Секвоя, през 2012 г.
Те използваха високата изчислителна скорост на Sequioa, за да създадат мащабируем модел, наречен "Кардиоид", който да имитира и възстанови човешкото сърце. И за разлика от предишните програми, които биха могли да симулират само около десет удара на сърцето или по -ниски, програмата Cardioid може да имитира хиляди сърдечни удари. Освен това беше 300 пъти по -бърз от повечето модели.
Кардиоидният проект на IBM не е единствената високопроизводителна изчислителна програма, революционизираща сърдечното здраве, Dassault Systemes ' Проектът „Живо сърце“ също е забележителен.
По този начин можете да очаквате да видите лекарства и различни схеми, тествани първо върху симулирано сърце, преди да ги приложите на хора. Тези програми за HPC също обещават да подобрят сърдечно -съдовите устройства и разположението на органите по време на операции.
През 2018 г. Google също разработи модел за задълбочено обучение който предсказва рискове от сърдечно -съдови заболявания, използвайки компютърно зрение от сканирани изображения на ретината.
Технологията работи чрез оценка на кръвоносните съдове на окото и след това използва това за прогнозиране на систоличното кръвно налягане и идентифициране на други индикатори за риск.
Подобна програма подпомага ранното откриване на сърдечно -съдови проблеми, което е ключ към тяхната превенция.
Въпреки това, моделите на симулирана електрокардиограма (ЕКГ) AI също се появяват, за да помогнат за ефективна диагностика за хора с вентрикуларни аномалии. Следователно, докато операциите с отворено сърце стават все по-успешни, светът се насочва към ера, в която пациентите и лекарите са по -уверени в резултата от сърдечните операции от всякога.
Едно успешно приложение на сърдечносъдовото моделиране е докладът на Здраве на CNN на 3D симулацията на сърцето на 4-годишно момиче в детска болница Nicklaus през 2015 г. Това е феноменално, тъй като хирурзите успяха да оперират симулирана версия на сърцето на пациента и да предвидят най -добрите оперативни процедури преди същинската операция.
2. Разбиране на вирусния геном
Въпреки че вирусният геном може да бъде секвениран, разбирането на неговата инвазивна патология в реално време е трудно, тъй като мутира. Но благодарение на високопроизводителните изчисления се развиват новаторски симулации на тези механизми. И помага на вземащите решения.
По-скорошен пример за високопроизводително изчислително приложение в този случай е CSIRO изследване на пълния геном на COVID-19, което те симулират на суперкомпютър CSIRO в началото на 2020 г.
Екипът на CSIRO Data61 успешно симулира механизма на свързване на COVID-19 с човешкия ACE2 рецептор.
COVID-19 е активно мутиращ вирус. Но симулацията на неговия механизъм на действие изминава дълъг път, за да помогне на изследователите да разберат повечето от неговото развиващо се поведение. Подобен пробив не само помага на учените да разберат къде трябва да се насочи ваксина срещу вирусен геном на COVID-19. Но това също е шаблон за разработване на предсказващ поведенчески модел за някои от най -известните инфекциозни агенти, познати някога.
Следователно разработването на лекарства и ваксини става по -евтино, по -бързо и по -ефективно в борбата с различни инфекциозни агенти.
Възможно е това да помогне на учените да идентифицират човешки супергени, които биха могли да устоят на инфекциите.
3. Технология за автономно шофиране
Алгоритъмът, необходим за експлоатация на превозно средство без водач, е сложен и трябва да обработва много сложни изчисления в реално време. По същество автономен камион или кола не могат да си позволят изоставане в някоя от своите функционалности. По този начин те се нуждаят от високо надеждна изчислителна скорост, за да работят.
Симулациите на произшествия, откриването на препятствия, бързият и точен отговор на сетивата са ключовите характеристики на превозните средства без водач за навигация интелигентно и безопасно.
Разбира се, целта на създаването на самоуправляващи се автомобили е да се използва точността на задълбоченото обучение, за да се намалят пътните катастрофи и точно да се предскаже къде да се движите.
Техническите и автомобилни гиганти, включително Tesla, Waymo, Toyota, Honda, Volkswagen, наред с други, засилват усилията си да тестват автомобили без шофьор, които отговарят на обществените стандарти за пътна безопасност.
Свързани: Volkswagen планира да има самоуправляващи се таксита на пътя до 2025 г.
Много хора обаче са скептични относно самоуправляващите се автомобили. Но тази технология, ако бъде успешно приложена, ще промени облика на транспорта. И може би насърчаване на движението към по -безопасен път и оптимизиран разход на гориво.
4. Разширена реалност
С развитието на технологиите и напредъка в облачните изчисления, разширената реалност без съмнение ще превърне фантазиите в реализъм.
Разширената реалност може да ви помогне да изберете и тествате продуктите, които купувате. И има чувството, че ги виждаш физически. AR дава възможност да се тества как изглеждат върху вас продукти като дрехи и аксесоари, преди да ги купите.
Появява се дори във военни операции. Пример е Интегрираната система за визуално увеличаване на Microsoft (IVAS), което помага на войниците да виждат цялата си координата в реално време.
Свързани: Приложения на AR технологията във всекидневния живот
В спорта играчите дори могат да тренират виртуално, използвайки VR технология. Потапянето във виртуалната реалност също е развиваща се технология, която ще насърчи по -реалистични визии в бъдеще.
Големите технологични компании, включително Microsoft, Google, между другото, са инвестирали в тази високопроизводителна изчислителна технология. С по -нататъшния напредък смятаме, че светът ще бъде объркан, когато телевизията и игрите се допълнят с реалистични пейзажи и перспективи.
5. Соларен мониторинг на времето на НАСА
НАСА през 2019 г. използва високопроизводителни изчисления за дистанционно наблюдение на екстремното ултравиолетово излъчване на слънцето, което причинява слънчеви изригвания, разрушител на слънчевото време.
Метеорологичните условия на Слънчевата система влияят върху изстрелването на космически кораби, спътници и слънчеви станции. Следователно, за да се поддържа човешкото изследване в космоса и да се защити земята, е необходимо да се проследят промените в слънчевото време с течение на времето.
И разбира се, изкривяването на слънчевото време може еднакво да повлияе на предавателните услуги на Земята, особено на тези, които зависят от Слънчевата система по един или друг начин.
НАСА използва специален космически инструмент, наречен EVE MEGS-A, за да улови дейностите на слънцето. Но е посочено в нейния изследователски документ, публикуван на Научните постижения, че новият му модел за дълбоко обучение ще запълни празнината, ако EVE MEGS-A не работи.
Така във връзка с лабораторията за развитие на границите НАСА успешно симулира инструмента за наблюдение на слънцето чрез модел на дълбоки невронни мрежи. Тъй като е в реално време и динамично, това решение води до бързо вземане на решения.
Това е променящо живота приложение на високопроизводителни изчисления, тъй като помага на астронавтите и регулаторните агенции да вземат въздействащи решения преди предстоящото бедствие.
6. Производство на въздухоплавателни средства и аеродинамика
Високопроизводителните изчисления са приложими и за производството. Много индустрии сега използват тази технология за моделиране и прогнозиране на поведението на неоткритите материали. По този начин той създава врата към създаването на нови индустриални материали.
Изчислителната динамика на флуидите е една от областите, където HPC е намерила своята цел. Симулацията на вятърни турбини, авиационни части и предвиждането на здравината на материалите доведоха до изобретяването на някои продукти, които променят живота.
AAI, например, е организация за аерокосмическа отбрана, която моделира различни аерочасти, базирани на изчислителна динамика на флуидите. Моделът на AAI обаче се фокусира върху разработването на оптимизирани за HPC системи за направата на по-безопасни самолети.
Симулия също така разработи софтуер за симулация, използващ изчислителна динамика на флуида, за да симулира динамичните условия на круиз на самолет. Решенията на Simulia и AAI намаляват производствените разходи и времето, като премахват необходимостта от физически тестове и загубата на скъпи материали.
Шофьорските технологии на високопроизводителните изчисления
Суперкомпютрите и облачните изчисления са двете основни движещи сили на програмите за HPC. Те предлагат пространство, скорост и мащабируемост.
Свързани: Общи митове за облака, които се нуждаят от разрушаване
Локалните суперкомпютри може да са недостатъчни, за да наваксат времето за изпълнение, изисквано от програмите HPC, докато се увеличава. И докато облачните изчисления са мащабируема и по -бърза алтернатива, крайно изчисление е развиващо се облачно решение, което може да доминира високопроизводителните изчисления в бъдеще.
Какви са някои предизвикателства при писането на високопроизводителни изчислителни програми?
Приложенията на HPC са неограничени и обхващат всички аспекти на живота. Така че, докато разработват специфични за тази област програми за HPC, програмистите трябва да имат огромни познания в тази област. В противен случай става обезсърчително, тъй като те също се опитват да се справят с техническите особености на своя код. Друго предизвикателство обаче е как да се напише мащабируем и приложим код.
Въпреки това, високопроизводителните изчисления ще донесат повече развитие на света, дори по-рано, отколкото си мислите.
Не можете да се научите да кодирате безплатно. Освен ако не опитате тези изпитани ресурси, разбира се.
Прочетете Напред
- Програмиране
- Разширена реалност
- Машинно обучение
Idowu е страстен за всичко умно технология и производителност. В свободното си време той играе с кодиране и превключва на шахматната дъска, когато му е скучно, но също така обича да се откъсва от рутината от време на време. Страстта му да показва на хората пътя около съвременните технологии го мотивира да пише повече.
Абонирайте се за нашия бюлетин
Присъединете се към нашия бюлетин за технически съвети, рецензии, безплатни електронни книги и изключителни оферти!
Щракнете тук, за да се абонирате