В этой подборке собраны 10 глобальных проблем человечества, которые в скором будущем будут решены с помощью сверхтехнологий. Суперкомпьютеры могут осуществлять квадрильоны операций с плавающей запятой в секунду - это самые быстрые и самые мощные компьютеры в мире. Первый суперкомпьютер был введен в регулярное использование в начале 1970-х, а уже в 1990-х начали появляться компьютеры с тысячами процессоров. Это дало начало нашим современным компьютерам. В 21-м веке десятки тысяч процессоров - норма для суперкомпьютеров. Эти мощные машины могут помочь человечеству во многих областях жизни, смогут помочь решить самые сложные проблемы в мире. Такой комплекс за несколько секунд может провести такой объем вычислений, который ваш личный ноутбук будет осуществлять более чем 65 лет. Суперкомпьютеры играют важнейшую роль в развитии цивилизации, способствуя улучшениям современной медицины, бизнеса, науки, технологии, наблюдения и безопасности, и многих других сфер. В скором времени они могут эффективно излечить рак и другие смертельные заболевания.

Долгосрочный источник энергии

Суперкомпьютеры способны помочь в исследование безопасных и надежных долгосрочных источников плазменной энергии уже в этом столетии, включая процесс ядерного синтеза. Ядерный синтез может оказать главное влияние на решение проблемы изменения климата, так как не выбрасывает в атмосферу углекислый газ. Снижение эмиссии CO2 в атмосферу позволит уменьшить неблагоприятное воздействие человечества на климат Земли. Чтобы доказать это, физики объединяют передовые вычисления, эксперименты и теории. Именно суперкомпьютеры позволяют позволяют проводить такие сложные моделирования, включающие миллиарды частиц. Таким образом, можно говорить о глобальных успехах в проектах исследования энергии ядерного синтеза уже к 2023 году.

Сверхзвуковой полет

Гидрогазодинамика и исследование жидкостей (жидкости, газы, и плазма) в движении может помочь нам сделать сверхзвуковой полет более подходящим для коммерческого использования. Суперкомпьютерные научно-исследовательские лаборатории во всем мире проводят более точные и сложные процессы динамического моделирования, чем когда-либо прежде. Эта большая вычислительная мощность может дать нам совершенно новое понимание аэродинамики. Только два гражданских сверхзвуковых самолета перевозили пассажиров на сверхзвуковых скоростях на данный момент. В 2003 известный Конкорд полетел своим последним коммерческим рейсом, а в 1978 Туполев Ту-144 совершил свой последний полет. Есть много препятствий, прежде чем мы будем готовы к следующей волне таких полетов, включая громкий звуковой шум и дороговизну процесса строительства таких лайнеров. Но научно-исследовательское подразделение General Electric в настоящее время занимается проблемой. Таким образом, новая эра коммерческих сверхзвуковых полетов может быть ближе, чем мы думаем.

Лечения сердечной недостаточности

Суперкомпьютеры помогли провести первое 3D моделирование гемодинамики в артериальном дереве в высочайшем клеточном разрешении. Новая технология помогла получить более полную картину сердечно-сосудистого заболевания пациента. Врачи приблизились к полноценному лечению сердечной недостаточности гораздо ближе, чем когда-либо прежде. 3D модели помогли бы врачам лечить пациентов от многих серьезных медицинских проблем, таких как приступы и сердечная недостаточность, намного более эффективно. Суперкомпьютер позволяет мгновенно проанализировать сердечно-сосудистую систему пациента. Все это могло бы значительно сократить количество смертельных случаев среди людей, страдающих от сердечно-сосудистых заболеваний, включая пороки сердца, аневризмы и атеросклероз.

Поведение потребителя

Интеллектуальный анализ данных походит на золотодобывающую промышленность. Он позволяет организациям собирать миллиарды пакетов данных, среди которых может обнаружиться ценная информация. Интеллектуальный анализ данных помогает компаниям достигнуть эффективных решений во многих сферах в миллионы раз быстрее, чем это происходило ранее. В настоящее время компании по страхованию жизни используют суперкомпьютеры, чтобы понизить бизнес-риски, сокращая издержки, анализируя выгоду определенных вариантов и решений. Суперкомпьютеры идеальны для решения некоторых самых важных вычислительных проблем “Сети 3.0”, таких как социальная сетевая активность, управление отношениями с клиентами, персонализированные рекомендации, фильтрация спама и решения для частной жизни. Накапливая тонны данных, суперкомпьютер может произвести подсчеты и найти самые подходящие ответы.

Глобальное изменение климата

Компьютеры моделируют взаимодействие важных климатических сред, включая атмосферу, океаны, поверхность земли и лед. В последние годы суперкомпьютеры теперь преуспевают в разработке важных климатических моделей с высокой разрешающей способностью. Но даже со всей мощностью суперкомпьютеров, средние сроки прогнозирования распространяются приблизительно на шесть дней. Система TCR рассчитывает повышение глобальной средней температуры (Глобальное потепление) на следующие 70 лет, если уровень CO2 (углекислый газ) будет увеличиваться на 1% каждый год. Другие международные вычислительные центры также занялись составлением моделей мирового климата с высокой разрешающей способностью и в скором времени смогут рассчитывать потенциальные изменения на 100 лет вперед.

Человеческий мозг

Сотни исследователей постоянно ищут способы моделировать человеческий мозг. Одним из самых амбициозных проектов является программа невропатолога Генри Маркрэма. Проект “Blue Brain” был основан в 2005. Он использует один из самых быстрых компьютеров в мире, чтобы создать 3D модели человеческого мозга. Его миссия состоит в изучении архитектурных и функциональных принципов мозга. К 2023 уже может быть создана клеточная модель человеческого мозга. Проект “Human Brain”, также возглавляемый Генри Маркрэмом, стремится полностью систематизировать инфраструктуру человеческого мозга к 2023. Это может дать глубокое понимание всех процессов в мозгу, предоставив научному сообществу соответствующие инструменты для дальнейшего исследования. Проект также может оказать решающее влияние на нейроботику, совершив прорыв в робототехнике и искусственном интеллекте на новых стадиях развития.

Лечение рака

Геном - полный комплект информации по ДНК в каждой из клеток человеческого тела. С 1990 различные проекты исследования генома человека собрали огромные объемы данных посредством процесса биоинформатики и использования суперкомпьютеров. Когда технологии совершенствуются, затраты на упорядочивание одного генома человека становятся все меньше и меньше. Мы можем проанализировать больше геномов в более быстром темпе. Такие данные применимы в огромном количестве медицинских научных дисциплин, включая лечение рака. В будущем будут развиты новые методы лечения, персонализированные под конкретно взятого больного раком человека. У ученых будет более полное понимание того, как прогрессирует это заболевание. Определяя различные формы рака, можно разработать более специализированные лекарства для определенных геномов, или определить, как быстро раковая клетка будет прогрессировать. Можно будет также высчитывать, как быстро раковая клетка будет прогрессировать. Все это будет проводиться с гораздо большей точностью и персонализацией, чем происходит сейчас.

Новые лекарства

Фармацевтическая промышленность пытается произвести лекарства, которые смогут лечить опасные болезни и избегать при этом неблагоприятных побочных эффектов. Специально для этой цели промышленность открыла дисциплину под названием “Полифармакология”, сильно зависящую в своих вычислениях от суперкомпьютеров. Цель состоит в том, чтобы создать препарат, взаимодействующий с большинством белков. Таким образом, полифармацевтические препараты смогут лечить множественные болезни без резких побочных эффектов, являясь намного более эффективными. Проектирование полифармацевтической продукции является большой проблемой и требует самых мощных компьютеров в мире со способностью обрабатывать тонны данных в миллисекунды.

Идеальные прогнозы погоды

NWP - ряд математических моделей, используемых в погодных предсказаниях. Сто лет назад метеорологи рассчитывали NWP вручную. Только в 1950-х использование компьютеров стало более предпочтительным методом для вычисления прогнозов погоды. Даже сейчас мы можем предсказать погоду приблизительно на шесть дней вперед. Таким образом, огромный центр научных исследований в пределах метеорологического сообщества будет в будущем вести расчеты на суперкомпьютерах. Идея состоит в том, чтобы создать математические модели для компьютеров, способные высчитывать более точные прогнозы и расширить период для погодных предсказаний. Это особенно актуально в случаях ураганов, цунами, землетрясений, и т.д. К примеру, Национальная метеорологическая служба NOAA уже сейчас использует три суперкомпьютера в своем арсенале.

Модель Вселенной

Астрофизики постоянно работают над моделью Вселенной. Цель состоит в том, чтобы смоделировать вселенную от Большого взрыва до настоящего времени. Процесс стартует со времени, когда вселенная была меньше одного атома. Далее прослеживается образование каждой отдельной частицы во Вселенной, включая электроны и фотоны. Текущие системы моделирования позволяют астрофизикам отвечать на некоторые самые важные вопросы, включая текущие теории темной материи. Уже удалось выяснить, как формируются крупные черные дыры, в миллиард раз превышающие размеры Солнца. Все это приближает нас к поиску ответов о нашей Вселенной, множество из которых все еще не найдены.