10 загадок, которые суперкомпьютеры смогут разгадать в будущем

С 90-х годов 20 столетия многочисленные проекты, изучающие гены, обработали колоссальную информацию с помощью специализированных суперкомпьютеров. С усовершенствованием технологий будет возможно упорядочение генов в спирали. Данные, полученные учеными, уже используются в экспериментальной и научной медицине, включая исследование, диагностирование и лечение рака. В будущем можно будет лечить больных раком с помощью индивидуально подобранной методики.

Жидкость динамична, и изучение жидкостей, включая газы и плазму, сегодня очень актуально, оно может помочь в попытках создать ультразвуковой самолет для гражданской авиации. По всему миру работают лаборатории, оснащенные суперкомпьютерами, которые обрабатывают информацию при изучении и моделировании сложных динамических жидкостей, чтобы помочь понять аэродинамические характеристики и свойства. Сегодня можно заявить о существовании всего двух пассажирских самолетов, которые способны развивать скорость выше скорости звука. Знаменитый самолет от компании Concorde совершил свой последний полет в 2003 году, а самолет конструкторского бюро Туполева, Ту-144, – в 1978 году. Существует много проблем, которые еще предстоит преодолеть перед выпуском новых сверхзвуковых самолетов, включая громкий хлопок при переходе на ультразвуковую скорость и материалы. Но специалисты работают над этими проблемами, поэтому новая эра сверхзвуковых самолетов не за горами.

Суперкомпьютеры уже могут смоделировать высококачественную 3D –модель венозной и артериальной системы человека – кардиоваскулярную систему. Новые технологии дадут возможность создать такую виртуальную модель любого пациента, которая позволит четко устанавливать диагноз и находить способы лечения. Доктора смогут лечить или предотвращать инсульты, сердечную недостаточность более эффективно, чем это происходит сейчас. Доктор сможет благодаря 3D –модели проанализировать состояние кровеносной системы пациента, что позволит снизить количество заболеваний венозных болезней, включая, инсульты, инфаркты, аневризмы и атеросклероз.

Добыча данных по технологии Data Mining – это своеобразный процесс, который напоминает добычу золота. Чтобы добыть, проанализировать и сохранить информацию, организации смогут воспользоваться новыми технологиями, которые смогут работать в любой сфере, включая медицину, науку, бизнес и видеоигры. Технология Data Mining поможет бизнесменам быстрее оценивать риски и принимать управленческие решения. Вся информация будет обрабатываться с неимоверно высокой скоростью. Человеку никогда самостоятельно такое не совершить в силу недостачи времени и ментальных возможностей. Сегодня суперкомпьютеры помогают снизить деловые риски, уменьшить расходы, связанные с анализом перспектив. Суперкомпьютеры идеально справятся с проблемами, включая социальные сети, торговлю, персонализированные рекомендации, фильтр спама и конфиденциальность информации.

Системы, которые способны моделировать климатические условия, обязаны учитывать огромное количество данных, включая данные о состоянии атмосферы, океанов, земной поверхности и льдов. Но даже с помощью существующих суперкомпьютеров синоптики могут смоделировать погоду только на ближайшие 6 дней. Система Transient climate response (TCR) дает данные о том, что каждые 70 лет концентрация углекислого газа в атмосфере Земли возрастает на 1%, что приводит к глобальному потеплению. По словам Криса Хоупа из Кембриджского университета к 2030 году человечество на 50% замедлит потепление, если суперкомпьютеры смогут создавать более совершенные и точные климатические модели в целом по всему миру. Это будет возможно, если такие компьютеры появятся в течение 5 лет, в противном случае остановить изменения в климате будет невозможно.

Сотни исследовательских институтов ищут альтернативы человеческому мозгу. Ведущим специалистом в этой области, автором двух амбициозных проектов, является невролог Генри Маркрам. В 2005 году был начат проект The Blue Brain Project, который основан на работе суперкомпьютера, способного создавать 3D-модели человеческого мозга. Ученый изучает структуру человеческого мозга и его функциональность. Модель клеточной структуры мозгавозможна будет только к 2023 году. Второй проект, который носит название The Human Brain Project, запущенный тоже Генри Маркрамом, нацелен на создание компьютерного мозга к 2023 году. До этого времени ученые детально изучат работу головного мозга с помощью компьютерных и математических моделей, что будет очень важно для развития робототехники и искусственного интеллекта.

С помощью суперкомпьютеров в 21 столетии человечество сумеет покорить плазму и использовать ее как неисчерпаемый источник энергии. Эта концепция основана на изучении термоядерной реакции, которая имеет важное влияние на решение проблем, связанных с изменением климата, так как при этом не выделяется углекислый газ. В теории, чем меньше выделяется в атмосферу углекислого газа, тем больше инфракрасного излучения выделяется в космос, при этом снижается степень негативного влияния жизнедеятельности человека на климат планеты. Ученые с помощью суперкомпьютеров уже собрали необходимые данные, сделали расчеты и разработали теорию. Эти грандиозные расчеты не могли бы производиться, если бы не суперкомпьютеры.

Фармацевтика хочет создать лекарство, которое сможет лечить людей от большинства серьезных болезней, но при этом не наносить вред своими побочными явлениями. Чтобы достичь своей цели индустрия занялась такой наукой, как полифармакология, работа которой основана на экспериментах, которые будут возможными благодаря суперкомпьютерам. Еще станет возможным модернизировать уже существующие лекарства, снизив вред от побочных явлений при их приеме. В результате врачи смогут лечить многие болезни более эффективно. Для этого применение мощных и быстрых компьютеров, способных совершать огромное количество операций в секунду, просто необходимо.

Цифровые технологии на службе у метеорологов смогут прогнозировать погоду точнее и быстрее. Сто лет назад метеорологи делали расчеты вручную до 50-х годов 20 столетия, когда появились первые компьютеры. Сегодня можно спрогнозировать погоду всего на 6 дней вперед, поэтому все надеются на продуктивность суперкомпьютеров. Есть попытки создать математические модели, на основе которых и будут суперкомпьютеры обрабатывать данные с большей точностью и давать точные прогнозы на больший период. Это особенно важно в процессе изучения ураганов, цунами, землетрясений и т.д.

Астрофизики работают над созданием модели Вселенной. Ученые хотят смоделировать Вселенную с самого ее зарождения, когда произошел Большой взрыв, до сегодняшнего дня. Модель будет учитывать самые мелкие частицы, включая атомы, кварки, электроны и протоны. Существующие сегодня модели позволяют уже ответить на ряд существенных вопросов о развитии Вселенной в прошлом и перспектив на будущее. Ученые уже знают, насколько массивными могут быть черные дыры – в миллиарды раз больше Солнца.