Cel mai rapid supercomputer din lume, El Capitan, oferă cercetătorilor o perspectivă fără precedent asupra evenimentelor fizice extreme, simulând totul, de la impactul undelor de șoc la amestecul turbulent al fluidelor, cu o claritate uimitoare. Construit pentru laboratorul național Lawrence Livermore (LLNL) din SUA, supercomputerul produce imagini de înaltă rezoluție care surprind detalii minuscule, esențiale pentru înțelegerea fizicii din lumea reală.
Spre deosebire de computerele convenționale, care redau imagini neclare ale acestor fenomene, El Capitan le permite oamenilor de știință să vadă ce se întâmplă cu o acuratețe care rivalizează și, uneori, depășește experimentele fizice.
Metal topit sub presiune extremă
Într-unul dintre primele teste, echipa a folosit El Capitan pentru a simula ce se întâmplă atunci când o suprafață de staniu este lovită de unde de șoc puternice. „Șocurile au fost suficient de puternice pentru a topi metalul și a arunca un jet de staniu lichidizat fierbinte, cunoscut sub numele de ejecta, în fața suprafeței”, a explicat fizicianul LLNL Kyle Mackay.
Simularea a fost remarcabilă nu doar prin modelele fizice avansate utilizate, ci mai ales prin rezoluția sa submicronică. Atunci când undele de șoc lovesc metalul, acesta se topește și pulverizează picături fine de lichid. Modelul computerizat a reușit să arate efectul unor zgârieturi minuscule de pe suprafața metalului – detalii care sunt aproape imposibil de observat pe alte simulări. Obținerea unor astfel de detalii precise este un pas crucial pentru aplicații din domenii precum apărarea națională și cercetarea energiei de fuziune.
Vârtejuri haotice, surprinse în detaliu
Folosind codul multifizic MARBL al laboratorului, cercetătorii au studiat și un fenomen cunoscut sub numele de instabilitatea Kelvin-Helmholtz. Acesta apare atunci când două fluide cu densități diferite se mișcă unul pe lângă celălalt la viteze diferite – un proces similar cu vântul care suflă peste apă pentru a crea valuri.
În condiții extreme, precum cele generate de explozii, acest efect devine extrem de turbulent și haotic, fiind dificil de surprins cu precizie. Simularea a modelat o undă de șoc care lovește o mică ondulație la granița dintre două materiale, declanșând un amestec intens și formând modele complexe, asemănătoare unor vârtejuri.
Cel mai rapid supercomputer din lume: o fereastră virtuală către experimente
Pentru a realiza această performanță, El Capitan a utilizat 107 miliarde de puncte de calcul, iar peste 8.000 de procesoare grafice AMD au lucrat simultan. Rezultatul a fost o secvență video detaliată a comportamentului fluidelor în condiții de energie extremă, care oglindește fidel realitatea.
„Experimentele sunt arbitrul suprem al adevărului fizic, dar poate fi dificil să se extragă datele necesare din ele. Simulările de înaltă fidelitate ne permit să sondăm aspecte ale unui experiment într-un mod virtual, care nu ar fi posibil de accesat într-un experiment real.”, a declarat Rob Rieben, membru al echipei de cercetare.
Cu o putere de 20 de ori mai mare decât predecesorul său, Sierra, El Capitan le permite cercetătorilor să ruleze simulări mult mai frecvent – aproximativ o dată pe oră, față de o dată pe zi – și să studieze detalii de 20 de ori mai mici. Aceste capacități extinse vor accelera testarea și vor genera noi descoperiri în fizică, apărare și energie în anii următori.
