211service.com
Att använda Einsteins relativitet för att påskynda superdatorsimuleringar 10 000 %
Ibland när du behöver bryta en beräkningslogg-jam, är det som krävs inte mer kraft, utan ett konceptuellt genombrott. Och ibland kommer det genombrottet direkt från Albert Einsteins arbete.
I det här fallet är problemet simuleringen av lasrar som träffar plasma - vilket är ett av de yttersta områden inom fysiken som kan leda till, enligt en 2008 års sammanfattning av fältet , protonterapi för behandling av cancer, materialkarakterisering, strålningsdriven kemi, gränssäkerhet genom detektering av sprängämnen, narkotika och andra farliga ämnen, och naturligtvis högenergipartikelfysik.
Eller med andra ord, stationära partikelacceleratorer .
Men innan vi kan bygga acceleratorer lika kapabla som CERNs Large Hadron Collider i bekvämligheten av våra underjordiska lyor , måste vi först använda datorer för att modellera beteendet hos dessa sk laser-plasmaacceleratorer .
Även på världens 17:e snabbaste superdator , detta visar sig vara en herkulisk uppgift.
Och här kommer genombrottet: fysiker insåg att eftersom lasern accelererar elektroner i sin väg till nästan ljusets hastighet, börjar relativistiska effekter bli en stor sak - samma effekter som först upptäcktes av Albert Einstein.
Och om vi minns något från A Brief History of Time eller till och med den ursprungliga Apes Planet, så är det att vid hastigheter som närmar sig ljusets hastighet, där observatören står har en enorm inverkan på vad de uppfattar - det här är t.ex. anledningen till att en astronaut som reser nära ljusets hastighet skulle åldras mycket långsammare än de människor han eller hon lämnade efter sig på jorden.
Tidigare kördes alla simuleringar av laser-plasmaacceleratorer ur perspektivet av en fysiker som stod någonstans i närheten av experimentet - med andra ord, någon som ser en superkort laserpuls färdas vid ett nästan stationärt plasma. Matematiskt är detta mycket svårt att simulera - lasern är kort.
Men tänk om vi istället tar själva plasmans perspektiv? Nu, i förhållande till lasern, är det som om plasmat färdas mot ljusstrålen med nästan ljushastighet. På grund av relativistiska effekter sträcker detta ut laserstrålen, vilket gör den längre och matematiskt mer lätthanterlig att simulera.
Voila - den resulterande algoritm är hundratals gånger snabbare än tidigare försök att simulera en laserplasmaaccelerator.
