Csúcstechnológia

A blog azokkal a különleges technológiákkal, érdekességekkel foglalkozik, amelyek a tudomány mai állása szerint a technológia élvonalába tartoznak. Csúcstechnológiának nevezzük azokat a technikai újításokat, találmányokat, melyek messze meghaladják a saját korukat. Jó szórakozást!

Etarget3

FRISS BLOGOK

Etarget2

NAPTÁR

november 2018
Hét Ked Sze Csü Pén Szo Vas
<<  < Archív
1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30
Google Pagerank mérés, keresooptimalizálás

statcounter

Etarget

linkcsere

Szuperszámítógépek változtatják meg a tudományt

neney 2012.11.08. 01:56

A számítástechnika ezernyi módon alakítja a tudományos kutatást. Könnyebbé vált a a kutatási eredmények megosztása és felgyorsultak a több tudományágra kiterjedő projektek.

Egy elsötétített vetítőteremben a néző egy hatalmas fenyőrengetegben lebegve bolyong, mindez az Imax-technológia tisztaságával jelenik meg egy barlang mennyezetét idéző felső képernyőn. A lebegő érzés persze egyet jelent a szédüléssel - ahogyan a kamera mind mélyebbre hatol az erdő sűrűjében, ahogy ráközelít a mamutfenyő ágára, majd egy levél mélyére hatolva meg sem áll az azt alkotó sejtig. A sejten belüli jelenet az 1966-os Fantasztikus utazás című sci-fi filmet idézi fel, amelyben liliputi emberek parányi kapszulában teszik meg gyógyító célú útjukat végig az emberi testen. Van azonban egy fontos különbség. A Kaliforniai Tudományos Akadémia Morrison Planetáriumában megtekinthető, Az élet: egy kozmikus utazás című multimédiás prezentáció nem csupán számítógépes animációs technikákat használ, hanem rengeteg digitalizált tudományos adatra is támaszkodik.


A planetáriumbeli show látványos demonstrációja annak az útnak, ahogyan a számítógépi teljesítmény tudománnyá válik, olyan fontos eszközökkel segítve a jelenlegi tudósok munkáját, mint amilyen annak idején a mikroszkóp vagy a teleszkóp volt. Ezeknek az eszközöknek a használatával végig követhetők a tudósok által tanulmányozott anyagon belüli alapvető változások. Egyedi mintákban, kövületekben, élőlényekben vagy sejtekben: abban a közegben, ahogyan felfedezték őket. Most, amikor a tudósok egyre nagyobb mértékben dolgoznak óriási mennyiségű digitális adattal, ezeknek az információhegyeknek a feldolgozása mind jobban függ a rendelkezésre álló számítási teljesítménytől.

A tudományos kutatáshoz szükséges fizikai technológia továbbra is rendelkezésre áll - új elektronmikroszkópok, teleszkópok, részecskeütköztetők -, de ez most már elválaszthatatlan a számítási teljesítménytől: azoknak a komputereknek a működésétől, amelyek révén a tudósok a fizikai eszközök által összegyűjtött nyers adatokban képesek felfedezni a rendszerszerű összefüggéseket.

A számítógépes teljesítmény nem csupán támogatást nyújt a kutatásokhoz, meg is határozza azok természetét: mit lehet tanulmányozni, milyen új kérdéseket lehet feltenni és megválaszolni. "A döntő dolog ma az, hogy minden tudományos eszközön belül számítástechnikai intelligencia működik, és ez hatalmas változást eredményez" - fejtette ki véleményét a The New York Timesnak Larry Smarr, aki asztrofizikusként a Kaliforniai Egyetem kutatási konzorciumának, a California Institute for Telecommunications and Information Technologynak (Calit2) az igazgatója.


Jól érzékelhető a változás, ha valaki a planetárium legelső produkciójához, a Fragile Planethez hasonlítja a mostaniakat. Akkoriban a technika "keresztülrepítette" az előadás nézőit a planetárium tetején, tettek egy kört a Renzo Piano által tervezett múzeum fölött, majd meg sem álltak a Naprendszerig, hogy onnan vizsgálják meg a kozmosz világát. A vizuális képzelet kifejezésére bonyolult csillagprojektor szolgált.

A mai megoldást három különböző párhuzamos számítási rendszer működteti, amelyek annyi adatot tárolnak, mint amennyit együttesen a teleszkóp és a mikroszkóp. A felfoghatatlanul parányitól az elképzelhetetlenül nagyig haladva a számítógépes planetáriumban zökkenőmentesen mutathatók be a tárgyak több mint 12 nagyságrenddel térve el azok valóságos méretétől. Ryan Wyatt, a planetáriumot igazgató csillagász szerint a szubatomi részletektől a világegyetem nagy léptékű szerkezetéig terjed a vizuális skála. 


Kathy Börner, az Indianai Egyetem tudományos vizualizációra szakosodott számítógéptudósa "makroszkópnak" nevezi az új megjelenítési technológiát. Ezzel a szóval írja le a számítógép alapú tudományos eszközöknek azt az új osztályát, amelybe a planetárium virtuális és fizikai eszközei tartoznak. Ezek a különböző fizikai megjelenésű, összetett eszközök nagy teljesítményű és rugalmas szoftverekkel ellátva teljes tudományos környezetet hoznak létre: az adott kutatási problémának megfelelően a szoftver keverési és azonosítási szempontjainak megváltoztatása révén újra lehet konfigurálni őket.

A planetárium makroszkópja alapvetően az oktatást szolgálja, de kutatási célokra is használatos. Mint minden makroszkópnak, ennek is az a lényege, hogy a legkülönfélébb módokon nyújt lehetőséget a hatalmas adatbázisokban tárolt adatok kezelésére. Kathy Börner szerint a makroszkópok képesek az egészet láttatni: segítenek szintetizálni a kapcsolódó elemeket, megmutatni az összefüggéseket, a tendenciákat és a kiugró adatokat, miközben betekintést engednek számtalan részletbe, így a szoftver alapú tudományos eszközök révén fény derülhet a múltbeli jelenségekre és folyamatokra is.


A számítástechnika ezernyi módon alakítja a tudományos kutatást. Az egymástól függetlenül dolgozó tudósok szerepét egyre inkább a kutatócsoportok veszik át: egy-egy tudományos cikknek a nagy energiájú fizika témakörében például rendszeresen több száz vagy akár ezer szerzője is van. Ez azért nem meglepő, mert a világhálót mint az együttműködés eszközét a nukleáris kutatások európai laboratóriumában, a CERN-ben már az 1990-es évek eleje óta használják. Ennek eredményeként valamennyi tudományágban létrejöttek olyan kutatócsoportok, amelyek egyre inkább interdiszciplináris jellegűek, és földrajzi értelemben is széles kört fognak át. 

Az úgynevezett web 2.0-ás szoftver az alkalmazások zökkenőmentes összekapcsolása révén könnyíti meg a kutatási eredmények megosztását, ez pedig robbanásszerű változásokat eredményezett az együttműködési erőfeszítések terén. Felgyorsultak a több tudományágra kiterjedő projektek is, mivel egyszerűbbé vált a szoftver alapú technikák ismételt felhasználása és kombinációja - az elemző eszközöktől kezdve az adatok exportját és importját támogató segédprogramokig. 

A makroszkóp fizikailag sincs helyhez kötve. Egy példával szemléltetve: ha valaki napközben ellátogat a számítógépes grafika specialistájának, Tom Defantinak a laboratóriumába a San Diegó-i Calit2 épületébe, egy egész falnyi képernyő fogadja, amelyeken nagy felbontásban egy üres laboratórium képei szemlélhetők - a szaúd-arábiai Tuvalban, az Abdalláh király nevét viselő tudományos és technológiai egyetemen üzemel a párhuzamos laboratórium.

Négy évvel ezelőtt az intézmény képviselői ellátogattak a Calit2-re, és olyan együttműködést kezdeményeztek, amelynek keretében az amerikai tudósok munkáját párhuzamos tudományos képalkotási központ segítené Tuvalban. Az ottani központ által elérhető akár 10 gigabit/másodperces sávszélesség bőségesen elegendő ahhoz, hogy megoszthatók legyenek a nagy felbontású képek és a kutatási eredmények.

A szaúdi kutatók ma már hozzáférhetnek a Scalable Adaptive Graphics Environmentnek (SAGE) nevezett szoftveregyütteshez, amelyet eredetileg is arra dolgoztak ki, hogy egymástól távol dolgozó tudósok számára lehetővé váljék kutatási adataik vizualizációja és megosztása. A SAGE lényegében a vizuális információ operációs rendszere: 0,3 milliárd pixeles felbontásban képes megjeleníteni és manipulálhatóvá tenni a képeket - ez több mint 150-szer finomabb felbontás, mint ami egy hagyományos számítógép képernyőjén megjeleníthető.

A kulcsalkalmazás maga az együttműködés: egyetlen San Diego-London repülőút megtakarításával ugyanis annyi energia szabadítható fel, amennyi elegendő egy számítógépes rack egész éves futtatásához. Larry Smarr több mint egy évtizeddel ezelőtt fogott bele az OptIPuter nevű osztott szuperszámítógép kiépítésébe az ország szuperszámítógép-központjai közötti üvegszálas kapcsolatok használatával: így lehet megosztani a digitális tudományos adatok feldolgozására fordítandó számítástechnikai terhelést. 

A nagy teljesítményű számítástechnikai rendszerek eljövetele ismét szűk keresztmetszetet eredményezett a tudomány világában. Tíz év alatt a Moore-törvénynek megfelelően a számítógépek több mint ezerszer gyorsabbá váltak ugyan, az adattárolási képességek tízezerszeresre bővültek, a megjeleníthető képpontok száma azonban nem követte ezt a meredek emelkedést. Annak érdekében, hogy a vizualizáció utolérhesse a gyorsuló számítási kapacitást, a Calit2kutatói - másokkal együtt - elkezdték az úgynevezett OptIPortals kijelző rendszerek megtervezését, hogy a tudományos adatok megjelenítéséhez a lehető legjobb módszert tudják nyújtani.

Nemrégiben a Calit2 kutatói elkezdték a kicsinyített változatok megépítését is OptIPortables néven. A kisebb kijelző rendszerek Lego-szerűen kapcsolódhatnak egymáshoz, feladattól függően számuk akár a több százat is elérheti, nevüknek megfelelően a kijelző rendszerek gyorsan összeállíthatók és ezáltal könnyedén költöztethetők.

Szólj hozzá!

A bejegyzés trackback címe:

https://csucstechnologia.blog.hu/api/trackback/id/tr175654643

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

Nincsenek hozzászólások.