盘点具有代表性的6个超级计算机模拟实验
时间:2017-12-08

  科学网 - 六大代表超级计算机模拟实验库存

  根据美国“探索”杂志,一些天文现象,生理反应和药理学理论不仅揭开了科学家的神秘面纱,而且通过超级计算机模拟展现了绚丽的色彩。例如:银河系数以百亿计的恒星,一个数十万个独立原子的病毒。这里有六个代表性的超级计算机模拟,帮助研究人员开发针对流感病毒的药物,黑洞空间扭曲的探戈舞相撞。

  1,低质量的双星

  如图所示,该图像是美国能源部SLA国家加速器实验室的超级计算机模型。图中的低质量二星形成于宇宙初期,可能在大爆炸后仅仅2亿年。

  这个模拟图包含12.8 10 ^ 52立方公里的天然气和黑暗物质,填补了空间。浅色的地区是宇宙的高密度地区。

  2,融合反应

  几十年来,科学家们一直在研究持续的核聚变反应,从太阳提供能量来产生清洁能源。这个解决方案需要地球上1.5亿摄氏度的人造等离子体(充电气体),太阳能核心温度为10倍。目前,投资1000亿欧元的国际高温核反应堆(ITER)正在法国建设。

  最近,计算机模拟结合国际高热核实验反应堆的甜甜圈状反应室和高功率受限等离子体的磁场,帮助研究人员预测了机械装置中湍流等离子体的运动。装置中较长的纤维表现出流过腔室的富含等离子体的电子,其在高密度电子中呈红色和橙色。由于等离子体占宇宙可见区域的99%,所以这种超级计算机模拟可以提供对广泛的天体物理现象的洞察,包括宇宙射线的形成和宇宙事件的发生。

  3,黑洞探戈

  科学家迄今在宇宙中未能发现的大规模宇宙事件包括超大质量黑洞的合并,正如科学家通过超级计算机合并黑洞看起来像两个黑洞探戈舞一样。

  黑洞大约是数十亿太阳的质量。通常黑洞是在一个大银河系的中心。当两个星系碰撞时,一个黑洞可以通过探戈螺旋连接起来。图中的色带结构是一个扩展的引力场,灰色的球体是黑洞的边界,在黑洞边界区域甚至不能逃脱。

  阿尔伯特·爱因斯坦“相对论的一般理论预测,黑洞合并应该释放强烈的引力波涟漪在空间和时间。科学家们目前正在研究如何检测和使用超级计算机模型确定引力波,实验地点位于两个NASA基地,加利福尼亚的艾姆斯研究中心和马里兰州的戈达德太空飞行中心。

  4,闪烁,闪烁的超新星爆炸

  正如你所看到的,这是一个十倍于太阳质量的衰变恒星的模拟。老化的恒星正在光线不足,逐渐融化的恒星,铁水核心坍塌。恒星的内部会像球形活塞一样反弹,并在II型超新星爆炸。

  天体物理学家在田纳西执行使用状态的最先进的超级计算机图像的模拟在橡树脊国家实验室,显示出关键中微子的冲击波撕裂星提供能量,并且示出了模拟图像的流中的宇宙材料示出了巨大的星核。图片中的棕色区域是高热区域,蓝色和绿色是比较凉爽的材料。

  5,检测H1N1病毒

  2009年春天,H1N1病毒淹没了世界,人们感到害怕。伊利诺伊州立大学和犹他州立大学的研究人员在得克萨斯州高级计算中心授权H1N1病毒超级计算机模拟实验。实验的目标是测试H1N1病毒是否抵抗达菲,一个在图像中心的白色颗粒。

  抗病毒物质结合能够感染宿主细胞的称为神经氨酸酶的表面蛋白质。所谓的H1N1是病毒名称的缩写,其中H是指血凝素,N是指神经氨酸酶,两者都是病毒上的抗原名称。

  为期两周的超级计算机模拟表明,神经氨酸酶结合的红色区域为阴性,神经氨酸酶阳性紫色区域为阳性,telmisulfan是负的蛋白质“S狭窄的通道,沿药物的给药途径产生突变使H1N1病毒对药物耐药。

  6,揭示帕金森病的神秘元素

  帕金森“氏症患者是非常痛苦的,患者会出现肌肉震颤和僵硬,因为这条件杀死脑细胞控制化学物质多巴胺的协调运动的结果,科学家最初认为蛋白质分子称为α核素可能会形成一个包破坏性的纤维材料,但其确切的形成过程并不明确。

  为了进行深入的调查,加利福尼亚大学圣地亚哥分校的科学家们运行了962757个小时的超级计算机来研究α-核分子的形成。这一模拟结果表明,α-核分子可穿透大脑细胞膜(图像的绿色区域)形成环状结构,导致脑细胞死亡,引发帕金森病。这些模拟研究有助于开发新一代的疾病预防药物。

  美国“探索”杂志报道原创(英文)

  美国超级计算机模拟婴儿的宇宙图片

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