Do czego naukowcom superkomputer?

W dzisiejszych czasach wiele dziedzin nauki, od matematyki po filologię, nie może się obejść bez pomocy komputerów. Trudno już chyba znaleźć na świecie placówkę badawczą, w której prace naukowe pisane byłyby bez pomocy tych urządzeń, gdzie wyniki pomiarów analizowane są tradycyjnymi metodami - na papierze.

W dzisiejszych czasach wiele dziedzin nauki, od matematyki po filologię, nie może się obejść bez pomocy komputerów. Trudno już chyba znaleźć na świecie placówkę badawczą, w której prace naukowe pisane byłyby bez pomocy tych urządzeń, gdzie wyniki pomiarów analizowane są tradycyjnymi metodami - na papierze.

W wielu dziedzinach nauki, zwłaszcza ścisłych i przyrodniczych, komputery stały się podstawowym narzędziem pracy. Zbierają automatycznie dane pomiarowe, analizują je, pozwalają dokonywać różnorodnej obróbki wyników, wizualizacji zjawisk itp. Gdyby za sprawą jakiegoś kataklizmu wszystkie one zniknęły, dziedziny te również zniknęłyby niemal zupełnie. Nowoczesna biologia molekularna, czy chemia kwantowa istnieją i rozwijają się intensywnie przede wszystkim za sprawą coraz powszechniejszej dostępności komputerów. Rzec by można, że maszyny liczące stanowią w dużej mierze uzasadnienie ich istnienia.

Rozgryzanie tajemnic natury

Nauka poznaje rzeczywistość we wszystkich jej aspektach, przy czym jej rozwój poprzez wieki historii doprowadził do poznania większości (jak się obecnie wydaje) najprostszych zależności i zjawisk. Badacze muszą więc zmagać się z coraz bardziej skomplikowanymi układami fizycznymi, cząsteczkami chemicznymi, zjawiskami i zależnościami, zbiorami danych i informacji itp. Rosnąca złożoność poznawanych elementów rzeczywistości stwarza zapotrzebowanie na coraz większą moc w zakresie gromadzenia, generowania i przetwarzania danych. Stąd naturalna w środowiskach naukowców, intensywnie wykorzystujących komputery, dążność do jak najszerszego dostępu i największych mocy obliczeniowych.

Postęp zaś w dziedzinie konstrukcji komputerów jest niewyobrażalnie szybki. Na naszych oczach dokonują się zmiany ilościowe i jakościowe w zakresie dostępnej mocy obliczeniowej, pojemności pamięci i - co nie mniej ważne dla użytkowników - dostępności sprzętu. Współcześnie każdego niemal naukowca stać na kupienie sobie maszyny, zaspokajającej większość jego potrzeb w zakresie przetwarzania danych (nie tylko pisania tekstów). Dzięki temu problemy naukowe, które jeszcze niedawno uznane byłyby za zbyt skomplikowane, by warto się brać za próby ich rozwiązania, stają się dziś na porządku dziennym w wielu laboratoriach. Najsilniejsze komputery świata pracują na potrzeby nauki.

Niezbędny sprzęt badawczy

Gdy mowa o komputerach, zwłaszcza w kontekście potrzebnych na nie pieniędzy, usłyszeć można często pytanie: po co? Dlaczego nagle potrzebne są naukowcom maszyny kosztujące grube miliony dolarów, podczas gdy jeszcze paręnaście lat temu wystarczały im kalkulatory, papier i ołówek czy aparatura laboratoryjna? Czy zapotrzebowanie na moc obliczeniową nie wynika li-tylko z pazerności naukowców?

Odpowiedź jest prosta: komputery, coraz silniejsze, są potrzebne współczesnej nauce tak samo, jak ołówek i papier. Są niezbędnym narzędziem pracy oraz sprzętem badawczym o bardzo uniwersalnych zastosowaniach. Pozwalają analizować nowe, nie badane dotąd, aspekty rzeczywistości. Umożliwiają "zaglądanie" w rejony, których dotychczas nie tknęło szkiełko ni oko badacza. Dość wyobrazić sobie dopasowywanie molekuł leku do molekuł, na które ma on odpowiednio działać - niemożliwe w naturze staje się stosunkowo proste za pomocą komputera modelującego obydwie cząsteczki i przetwarzającego obraz tak, że można niemal ręką przykładać do siebie molekuły, obserwując jednocześnie efekty ich wzajemnego oddziaływania.

Taniej i lepiej niż w naturze

Użycie drogiego nawet komputera pozwala zaoszczędzić sporo pieniędzy na badania rzeczywistych układów. Odpowiednio precyzyjny i szczegółowy model układu poddany odpowiedniej obróbce numerycznej zdaje sprawę z zachodzących w nim zjawisk czasem bardziej szczegółowo, niż można by to zaobserwować w naturze. Dla przykładu wspomnieć można np. o testach zderzeniowych samochodów. Przeprowadzenie takiego testu na rzeczywistym egzemplarzu jest operacją bardzo kosztowną. Podobne są koszty każdej kolejnej próby. Tymczasem symulacja zachowania wszystkich elementów badanego układu za pomocą odpowiedniego programu komputerowego wymaga jedynie nieco cierpliwości w oczekiwaniu na wynik. Można prowadzić badania rozmaitych wariantów zachowania samochodu uderzającego w przeszkodę małym nakładem środków, bowiem nawet długotrwałe i skomplikowane obliczenia komputerowe są o wiele tańsze, niż egzemplarz prawdziwy. Dopiero po ustaleniu najważniejszych elementów zjawiska zderzenia z przeszkodą na podstawie modelu symulowanego, przeprowadzić można - tylko jedną - próbę na rzeczywistym układzie.


TOP 200