211service.com
Použití Einsteinovy relativity ke zrychlení simulací superpočítačů o 10 000 %
Někdy, když potřebujete prolomit zaseknutý výpočetní protokol, není potřeba více výkonu, ale koncepční průlom. A někdy ten průlom pochází přímo z díla Alberta Einsteina.
V tomto případě je problémem simulace laserů narážejících do plazmatu – což je jedna z těch nejzazších oblastí fyziky, která by mohla vést k 2008 shrnutí oboru , protonová terapie pro léčbu rakoviny, charakterizace materiálů, radiace řízená chemie, zabezpečení hranic pomocí detekce výbušnin, narkotik a dalších nebezpečných látek a samozřejmě fyzika vysokoenergetických částic.
Nebo jinými slovy, stolní urychlovače částic .
Než však budeme moci postavit urychlovače tak schopné, jako je Velký hadronový urychlovač v CERNu v pohodlí našich podzemních doupat , musíme nejprve pomocí počítačů modelovat chování těchto tzv laser-plazmové urychlovače .
Dokonce i na 17. nejrychlejší superpočítač na světě , to se ukazuje jako herkulovský úkol.
A zde přichází průlom: Fyzici si uvědomili, že protože laser urychluje elektrony na své cestě téměř na rychlost světla, relativistické efekty začínají být velkým problémem – stejné efekty, které jako první objevil Albert Einstein.
A pokud si něco pamatujeme z Stručné historie času nebo dokonce z původní Planety opic, tak to, že při rychlostech blížících se rychlosti světla má obrovský vliv na to, co pozorovatel stojí, to, co vnímá – to je např. důvod, proč astronaut cestující blízko rychlosti světla stárne mnohem pomaleji než lidé, které na Zemi zanechal.
Dříve byly všechny simulace laserových urychlovačů plazmatu prováděny z pohledu fyzika stojícího někde v blízkosti experimentu - jinými slovy někoho, kdo vidí superkrátký laserový puls putující v téměř stacionárním plazmatu. Matematicky je to velmi těžké simulovat - laser je krátký.
Ale co když místo toho vezmeme perspektivu samotného plazmatu? Nyní, vzhledem k laseru, je to, jako by plazma cestovala směrem k paprsku světla rychlostí blízkou světla. Díky relativistickým efektům se paprsek laseru natáhne, takže je delší a matematicky lépe ovladatelný pro simulaci.
Voila - ten výsledný algoritmus je stokrát rychlejší než předchozí pokusy o simulaci laserového plazmového urychlovače.
