Помоги проекту - поделись книгой:
Наши ученые разрабатывают не только малые и средние (от 1 до 5 терафлоп) суперкомпьютеры. ВНИИЭФ — один из ведущих центров разработки суперкомпьютерных технологий. В Сарове они начали развиваться ускоренными темпами в начале 90-х годов прошлого века.
В ВНИИЭФе, разрабатывают программное обеспечение («Сократ», «Логос», ЛЭГАК ДК) для суперкомпьютера мощностью 1 петафлоп (тысяча триллионов, или квадриллион, операций в секунду). Такую махину изготовят к 2011 году в рамках оборонного заказа, но использоваться он будет и в других отраслях. На ее разработку государство выделяет нешуточные деньги — около 2,5 млрд. рублей.
Сейчас Россия находится на 12-м месте в рейтинге 500 наиболее мощных супервычислительных систем. Самый мощный на сегодняшний день компьютер в России —
КОМПЬЮТЕРНЫЙ КОНВЕЙЕР
Сегодня лидер в сфере суперкомпьютеров — США. Включилась в гонку и Европа, здесь уже действуют программы по созданию виртуальных самолетов, вертолетов, электростанций, реактивных двигателей и т. д. Подсчитано, например, что для создания виртуального самолета, включая проверку его аэродинамики, нужен суперкомпьютер мощностью в 1 млн. терафлоп. И американцы предполагают создать такой компьютер к 2025 году.
Для создания компьютерной модели автомобиля достаточно «всего» 100 терафлоп, а то и менее того. К примеру, фирма «Ауди» недавно купила 39-терафлопную машину для моделирования столкновения автомобиля с препятствием. А БМВ вместо постройки аэродинамической трубы для испытаний нового болида «Формулы-1» приобрела суперкомпьютер в 12 терафлоп.
Недавно включилась в суперкомпьютерную гонку и Россия. Чем же наша обычная персоналка отличается от «супера»? Конечно, мощностью. Но не только. Суперкомпьютер решает задачи не так, как персоналка, которая напоминает школьника. Тот пишет контрольную по математике, двигаясь к ответу последовательно, шаг за шагом. Суперкомпьютер действует иначе. Кстати, его прообраз впервые появился, когда советские специалисты стали рассчитывать первую атомную бомбу.
«Задача была столь сложна, что, если бы ее, как обычно, стали решать последовательно, шаг за шагом, на это ушли бы многие годы, — рассказал кандидат физико-математических наук, лауреат Государственной премии Юрий Смольянов. — И тогда задачу разбили на части, дали каждую часть девушке-расчетчику с арифмометром и стали решать задачу параллельно».
Такой метод используют в суперкомпьютерах. Только роль девушек-расчетчиков в них выполняют процессоры, аналогичные нашим персональным компьютерам.
Однако просто соединить в сеть десятки или сотни процессов, общая цена которых переваливает за миллиард долларов, недостаточно. Нужно еще и научить эти процессоры работать в одной команде.
И тогда наши программисты решили создать этакий вычислительный конвейер из множества специализированных простеньких процессоров, каждый из которых умеет выполнять лишь несколько определенных действий. Примерно так каждый рабочий на автомобильном конвейере выполняет 1–2 несложных операции.
Но конвейер движется быстро, людей на нем работают сотни, и все вместе они за час, а то и меньше собирают готовый автомобиль.
Так и параллельный суперкомпьютер. Каждый процессор выполняет свою работу за ничтожные доли секунды, а все вместе они решают за час такую задачу, на решение которой на обычном компьютере понадобились бы недели, а то и месяцы работы.
Впрочем, для хорошей работы такого суперкомпьютера недостаточно, чтобы каждый из его процессоров быстро выполнял свою операцию. Нужно еще, чтобы процессоры быстро перебрасывали друг другу итоги своих вычислений. И вот тут-то, оказывается, самое узкое место современных «суперов». Выигрыш в счете частично теряется в соединительной сети. Российские ученые придумали такую сеть, где информация движется почти с такой же скоростью, как считают процессоры. То есть, по существу, ими создан новый тип суперкомпьютера.
У него другая математика, новые алгоритмы решения конкретных задач, в частности, по аэродинамике и гидродинамике, что крайне важно для конструирования новых летательных аппаратов, а также разведки и добычи углеводородов. Сейчас на этих принципах наши специалисты готовы сделать суперкомпьютер мощностью в 100 терафлоп.
КУРЬЕР «ЮТ»
Студент изобрел… холодильник
Третий год подряд организаторы ежегодного Международного конкурса дизайна проявляют особый интерес к студентам-дизайнерам из России, приглашая их принять участие в создании домашней техники будущего.
В этом году впервые в финал конкурса Electrolux Design Lab вышел студент из России. Юрий Дмитриев, выпускник Чувашского государственного университета им. И.Н. Ульянова, завоевал почетное второе место и приз зрительских симпатий.
Всего на конкурс
В этом году в финал конкурса
Новый холодильник вчетверо меньше обычного за счет того, что у него нет ни дверей, ни полок, ни мотора. Он представляет собой некую емкость, которая может быть установлена как в горизонтальном, так и в вертикальном положении или даже на потолке. Регулируемые размеры позволяют приспособить его под любое жилье. Даже само название — «холодильник» — здесь уже не подходит, скорее это холодильная ванна. В эту ванну и помещаются продукты, которые затем заливаются особым, нелипким гелем без запаха. Полужидкая пленка обволакивает каждый продукт, как бы помещая его в герметическую капсулу. При этом продукты сохраняют свой натуральный вкус и аромат, не сохнут, так как конвекция отсутствует, и не портятся, поскольку к ним нет доступа микробов.
Ну а чтобы не развивались те микробы, который попали в тот или иной продукт при его изготовлении, вся ванна вместе с продуктами интенсивно охлаждается за счет преобразования теплового инфракрасного излучения, испускаемого самими продуктами, в видимый свет.
Инфракрасные лучи, попадая на гель, преобразуются в его структуре в обычный свет, из-за чего вся ванна приятно светится. Сам же гель при этом охлаждается. По тому же принципу переизлучения тепловой энергии работает обшивка космических челноков «шаттл». Таким образом, процесс охлаждения не требует энергозатрат, а сам холодильник работает совершенно бесшумно.
ПОДРОБНОСТИ ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ
Эльбрус нас обогреет
Вулкан Эльбрус — неисчерпаемый источник энергии. К такому заключению пришли участники научной конференции в Кабардино-Балкарии.
Ученые заинтересовались вулканом не случайно. Несколько лет тому назад они были весьма заинтригованы сообщением, что дремавший около 900 лет вулкан Эльбрус начал оживать. Во всяком случае, местные жители стали замечать, что из трещин на склоне горы повалил пар. Это могло означать, что вскоре Эльбрус проснется, начнется очередное извержение.
Случаи, когда спящие вулканы просыпались внезапно, не так уж редки. Классический пример тому — гибель Помпеи. Как всем известно, проснувшийся вулкан Везувий за одну ночь засыпал город вулканическим пеплом.
После этого Везувий снова заснул. Однако и поныне он не утратил боевого пыла. На его склонах ныне круглосуточно несут вахту десятки автоматических приборов, а мэр Неаполя и руководители близлежащих городков ломают себе головы над планами эвакуации жителей в случае, если вулкан вдруг проснется. Говорят, чтобы волна вулканических газов выброшенная из жерла Везувия, добралась до центра Неаполя, понадобится всего 40 минут.
А вот вам более свежий пример. Вулкан Попокатепетль в Мексике не зря считается самым опасным в мире. В непосредственной близости от него проживает около 30 млн. человек. Всего в 40 минутах езды на автомобиле в одну сторону от него расположился один из самых больших и населенных городов мира — Мехико, а в 30 минутах езды в другую — город Пуэбло. Еще более 300 тыс. человек живут у самого подножия огнедышащей горы, поскольку земля, обильно посыпанная вулканическим пеплом, дает высокие урожаи.
В прошлом столетии «дымящаяся гора» — именно так переводится название Попокатепетль с языка местных индейцев — бездействовала целых 70 лет. Но под конец века вулкан проснулся. И 18 декабря 2000 года началось извержение, едва не стоившее жизни многим десяткам тысяч людей. Избежать полномасштабной катастрофы удалось благодаря системе предупреждения, которую мексиканские и американские сейсмологи начали разрабатывать еще в 70-е годы прошлого столетия, когда вулкан стал подавать первые признаки жизни.
«В среднем извержение какого-нибудь вулкана на нашей планете происходит каждую неделю, — сказал руководитель группы вулканологов Джэн Миллер. — Так что говорить об актуальности нашей работы лишний раз не приходится»…
И в нашей стране вулканов тоже предостаточно. Каждый год происходят большие и малые извержения на Камчатке. Теперь вот вроде и Эльбрус зашевелился… Он находится на границе двух литосферных плит. Подобная ситуация прослеживается в Альпах и на Тибете. Но там вулканов нет. Здесь же, кроме Эльбруса, в вулканической деятельности подозревается Казбек. Кроме того, аналогичную природу имеет вулкан Арарат в районе Армении. Здесь же находится несколько вулканов неподалеку от озера Ван. То есть налицо цепь вулканов, которая пересекает так называемое кавказское направление. И оно непосредственно связано с огромными разломами, которые ведут свое начало от Африки.
Сейчас исследователи проводят самый тщательный мониторинг вулкана Эльбрус, стараясь понять, когда он может проснуться. В итоге они пришли к выводу, что особых поводов для беспокойства пока нет. Эльбрус, последнее извержение которого наблюдалось примерно в 50 году нашей эры, по-прежнему находится в глубокой дреме.
«Вулкан Эльбрус не побеспокоит нас, по крайней мере, в ближайшие сотни лет, — полагает заведующий кафедрой чрезвычайных ситуаций Кабардино-Балкарского госуниверситета профессор Александр Шевченко. — Наши исследования Эльбрусского вулканического центра проводились совместно со Стэнфордским университетом, и были получены уникальные данные по строению и геодинамике Эльбруса. Создана детальная геологическая карта вулкана на основе космических исследований, изучена и датирована прошлая активность вулкана»…
По словам ученого, выводы о тепловых полях в районе Эльбруса позволяют использовать вулкан в качестве источника энергии. Это неисчерпаемый энергопотенциал, которого хватит не только Приэльбрусью. Нужны только тепловые насосы, с помощью которых можно будет передавать тепло из глубин на поверхность.
ПО СЛЕДАМ СЕНСАЦИЙ
Земля в созвездии Весов
Во многих газетах были опубликованы сообщения об открытии американскими астрономами еще двух новых планет у звезды в созвездии Весов. Но почему такой ажиотаж? Ведь количество обнаруженных планет у других светил исчисляется уже сотнями…
Наш читатель прав: только за последние лет пять подобная шумиха поднималась, по крайней мере, дважды.
Сначала в 2005 году астрономы из Университета Беркли в Калифорнии опубликовали сообщение, согласно которому «на расстоянии 45 световых лет от Земли в созвездии Большой Медведицы находится звезда, подобная нашему Солнцу. Вокруг нее вращаются планеты, размеры которых тоже соотносимы с размерами планет Солнечной системы. Одна из этих планет, удаленная от нас на расстояние 47 световых лет, поразительно похожа на Землю»…
Первооткрыватели назвали планету «47 Большая Медведица» и высказали предположение, что на этой планете есть атмосфера, вода и даже жизнь! «Нет в космосе другой планетной системы, так поразительно похожей на Солнечную!» — утверждали они.
Но прошло не так уж много времени, и в 2007 году группа астрономов при помощи инструментов Южной европейской обсерватории, находящейся в Лa-Силье (Чилийские Анды), открыла еще одну землеподобную планету. Как сообщили авторы открытия во главе со Стефаном Удри из Женевской обсерватории (Швейцария), она получила условное обозначение 581с. От Земли ее отделяют примерно 20,5 световых лет, или 193 трлн. км. Она вращается вокруг звезды Глизе 581 в созвездии Весы, относящейся к категории красных карликов.
То есть, говоря иначе, звезда эта в 50 раз холоднее нашего Солнца и гораздо тусклее его. И согреть поверхность обнаруженной планеты она способна лишь потому, что та вращается вокруг нее на довольно близком расстоянии. Поэтому, кстати, год на 581с насчитывает всего 13 наших дней. Здешнее Солнце выгладит на небосклоне огромным красным шаром.
Как полагают европейские астрономы, на планете 581с царят температуры, сопоставимые с земными (до плюс 40 градусов по Цельсию), и может присутствовать вода в жидком состоянии. По словам С. Удри, полученные им и его коллегами данные свидетельствуют о том, что поверхность планеты 581с или каменистая, подобно земной, или покрыта океанами и должна иметь атмосферу.
Масса обнаруженной планеты впятеро превышает земную, а ее диаметр в полтора раза больше, чем Земли.
Особенностью этой планеты является и то, что вокруг собственной оси она не вращается. Таким образом, она обращена к своей звезде всегда одной и той же стороной, а потому жизнь, подобная нашей, на ней маловероятна. Ведь на дневной стороне ее должна царить постоянная жара, а на ночной — вечный холод и мрак.
И вот теперь, осенью 2010 года, снова подняли шум американцы. Астрономы из Университета Калифорнии, работающие в обсерватории на Гавайских островах, объявили, что открыли две новые планеты у той же звезды Глизе 581.
Одна из планет, которая получила обозначение 581g, потенциально пригодна для жизни, объявил один из авторов открытия, профессор астрономии и астрофизики Стивен Вогт. Правда, он не стал категорически утверждать, что им и его коллегами обнаружены собратья по разуму. Просто, по мнению профессора, планета расположена в так называемой зоне обитания. То есть удалена от своего светила на такое расстояние, что на ней не очень жарко и не очень холодно. И на этой планете может быть жидкая вода.
Однако, если разобраться, «сестра Земли», как окрестили планету журналисты, довольно сильно отличается от нашей родной планеты. Она примерно втрое ее тяжелее и в 10 раз торопливее — год на ней длится 37 земных суток.
Тем не менее, два года назад украинские астрономы, воодушевленные открытиями в районе Глизе 581, отправили туда кодированный радиосигнал. Мол, приветствуем вас, братья по разуму! Это послание дойдет до адресата в 2028 году. Если нам сразу дадут ответ, то он взбудоражит землян не раньше 2049 года. Но…
По идее какое-то послание от глизеян, если они там есть, мы уже должны были бы получить. Ведь сигналы от земных радио- и телестанций распространяются по Вселенной уже более 60 лет. Стало быть, еще 20 лет назад (20 лет до Глизе, еще 20 — на полет ответного сигнала) нам должна была прийти межзвездная телеграмма. Но ее нет до сих пор. Что наводит на некоторые скептические размышления…
ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ
«Вселенский мозг» Андрея Линде
Об устройстве нашей Вселенной в разные века и годы было выдвинуто немало удивительных гипотез. Но самой ошеломляющей, пожалуй, можно назвать идею бывшего нашего соотечественника, профессора Стэнфордского университета (США) Андрея Линде.
В конце XX столетия космологи вынуждены были признать, что понятия не имеют, из чего состоят примерно 96 процентов окружающей нас Вселенной. По их расчетам выходит, что только 4 процента составляет масса видимых нами небесных тел — галактик, звезд, планет и прочих объектов. А все остальное приходится на некую темную материю и не менее загадочную темную энергию, вместе составляющих космический вакуум.
Поначалу физики полагали, что вакуум представляет собой пустое место (отсюда, кстати, и название:
В общем, получается, что вакуум представляет собой некую разновидность материи с весьма своеобразными свойствами. Например, входящая в него темная энергия проявляет себя в виде антигравитации, то есть отрицательного тяготения. Вместо того чтобы притягивать друг к другу небесные тела, как это вроде бы положено согласно закону всемирного тяготения, она растаскивает, расталкивает их, причем с немалым ускорением.
А это навело теоретиков на совсем уж грустные мысли. Ведь согласно теории, наша Вселенная около 20 млрд. лет назад образовалась в результате Большого Взрыва. И как положено при всяком взрыве, образовавшиеся галактики и прочие небесные тела тут же разлетелись в разные стороны. Но раньше у космологов имелась надежда, что со временем и расстоянием, согласно логике, взрывная волна должна ослабнуть. Небесные тела перестанут разбегаться. Вселенная станет стационарной, сохранит некие структуры, аналогичные тем, что мы наблюдаем сегодня — галактики, галактические скопления…
Возможны и иные варианты развития событий. Так, согласно одной из гипотез, приостановившие свой бег галактики замрут на какое-то время, а потом станут сближаться под воздействием силы гравитации… И когда-нибудь вся масса вещества столкнется, породив новый Большой Взрыв.
Есть ученые, которые считают логичным другой вариант развития событий.
Природа устроена так мудро, рассуждают они, что нынешнее разбегание галактик рано или поздно сменится сжатием. Но до столкновения дело не дойдет, поскольку сжатие в определенный момент сменится опять-таки растяжением, и галактики снова станут разбегаться…
А вот теперь выясняется, что небесные тела на окраинах Вселенной вовсе не собираются останавливать свой полет. Напротив, согласно измерениям получается, что они разбегаются от центра со все более возрастающими скоростями. И со временем, через миллиарды лет, все небесные тела окажутся настолько отдаленны друг от друга, что вокруг каждого останется одна пустота. Распадутся не только галактики, но и планетные системы…
«Но пустота-то эта вовсе не пустая! — напоминает профессор Андрей Линде. — Как уже говорилось, вакуум заполнен темной энергией, которая, похоже, на многое способна»…
И в самом деле, вакуум, как показывают измерения, имеет хотя весьма низкую температуру — порядка 10–30 К, но все же не абсолютно нулевую. А коли так, то в среде темной энергии, по идее, могут происходить какие-то процессы, к примеру, упомянутые уже процессы рождения и исчезновения вещества.
Так что Большой Взрыв для возникновения структур вовсе не обязателен. Это всего лишь одна из гипотез, позволяющая хоть как-то объяснить нынешнее строение и процессы во Вселенной. Может быть, его никогда и не было. А имела место некая флюктуация, процесс, выброс, фонтан вещества.
Поделиться книгой: