Практические преимущества использования суперкомпьютеров

Проектирование зданий, мостов, тоннелей и подземных сооружений с помощью методов математического моделирования

Точные расчеты устойчивости, жесткости, прочности, прогрессирующего разрушения транспортных сооружений, аэродинамические расчеты при проектировании мостов и зданий, моделирование устойчивости опор мостов к обтеканию водой требуют учета большого количества неизвестных —до 10 млн. и более. Чем меньше неизвестных учитывает расчет модели, тем менее точен весь расчет. В условиях нехватки компьютерных ресурсов исследователи вынуждены были ограничивать расчетную схему и представлять многие детали сооружений в упрощенном виде.

Например, расчет напряженно-деформированного состояния моста, использующий всего 1,3 млн. неизвестных, занимает 4 часа на 1 процессоре; при этом время решения задачи при увеличении количества неизвестных возрастает пропорционально кубу порядка, т.е. только суперкомпьютер с 1000 процессоров мог бы решить такую задачу с нужным количеством неизвестных за то же время.

С другой стороны, именно точность расчета позволяет получать прямую выгоду от использования компьютерного моделирования: не использовать избыточный запас прочности в материалах и сокращать стоимость строительства, прогнозировать долговечность конструкции и планировать профилактические работы, продлевать жизненный цикл сооружений.

Позволяет не использовать избыточный запас прочности в материалах и сокращать стоимость строительства, прогнозировать долговечность конструкции и планировать профилактические работы, продлевать жизненный цикл сооружений.

¨ Развернутая в Стокгольме система управления дорожным движением позволила на 20% уменьшить интенсивность движения, на 12% сократить выбросы в атмосферу углекислого газа и на 40 тысяч увеличить количество граждан, ежедневно пользующихся общественным транспортом. Системы интеллектуального управления дорожным движением, уже способствующие повышению конкурентоспособности Лондона, Брисбена и Сингапура, планируют развернуть многие другие города.

¨ Интеллектуальные технологии разработки нефтяных месторождений позволяют повысить объемы добываемой нефти, а также продуктивность нефтедобычи, — в настоящее время извлекается только 20-30% имеющихся запасов.

¨ Интеллектуальные системы в пищевой промышленности (одна из таких систем развернута в Скандинавии) позволяют использовать RFID-технологии для отслеживания движения мясных продуктов от ферм по всей цепочке поставок до прилавка супермаркета.

¨ Системы здравоохранения, которые позволяют сократить стоимость лечения на 90% — примером является система ActiveCare Network, осуществляющая мониторинг состояния более 2 миллионов пациентов в 38 штатах США для своевременного предоставления необходимых инъекций и вакцин.

Японские ученые из корпорации NEC и Токийского технологического института разработали новую методику передачи данных между процессорами в суперкомпьютерных системах. Как ожидается, в перспективе эта методика приведет к появлению сверхмощных вычислительных комплексов. Суть новой технологии сводится к замене традиционных типов соединений оптическими линиями связи; электрические сигналы предлагается преобразовывать в световые импульсы при помощи лазерных диодов. Теоретически данная методика может повысить скорость обмена информацией между отдельными кристаллами в вычислительной системе до 25 Гбит/с.

Для сравнения: наиболее эффективные соединения, применяющиеся в настоящее время, обеспечивают пропускную способность порядка 10 Гбит/с, т. е. прирост быстродействия может составить 250%. Эксперты отмечают, что система, созданная исследователями из Японии, позволит создавать суперкомпьютеры с производительностью до 10 PFLOPS. По мнению японских исследователей, первые вычислительные системы, построенные с применением новой технологии передачи данных, могут появиться уже в 2010 г.

Дата добавления: 2014-01-07