Много инженерни дисциплини разчитат на суперкомпютри за симулиране на сложни физични явления – как се формират пукнатини в строителни материали, например, или как се движат флуиди през канали с неправилни форми. Сега изследователите в отдела по машиностроене при Масачузетския технологичен институт са разработили софтуер, който може да изпълнява такива симулации на обикновен смарт-телефон.
Въпреки че сегашната версия на софтуера е за демонстрационни цели, работата може да доведе до приложения, които позволяват на инженерите да извършват сложни изчисления в полеви условия, както и до появата на по-добри системи за контрол на превозни средства или роботизирани системи.
Новият софтуер работи в случаите, когато общата форма на дадена задача се знае предварително, но не и конкретните данни. Например, казва Фуонг Хюун – докторант-участник в проекта, една компютърна симулация на течност, преминаваща около препятствие в тръба, може да зависи от един единствен параметър: радиуса на препятствието. Но за дадена стойност на параметъра изчисляването на течността може да отнеме цял час на един суперкомпютър с 500 процесора. Новият софтуер, създаден от изследователите, може да осигури много добро приближение до същите изчисления, но само в рамките на секунди.
„Това е една много подходяща ситуация, – казва Дейвид Кнежевич, друг докторант в катедрата, помогнал в проекта. – Често в инженерната среда знаете предварително, че вашата задача е параметризирана, но докато не се окажете в полеви условия не знаете точно какви параметри ви интересуват“.
За всяка нова задача, за която учените прилагат новия си софтуер, е необходим отделен математически модел. Моделите обаче заемат много малко място в паметта: един мобилен телефон може да побере хиляди такива. Софтуерът идва с предварително инсталирани модели за набор от различни задачи, включително топлинно разпространение в обекти с няколко различни форми, движение на флуид около сферично препятствие и др. Тъй като изследователите продължават да разработват модели за нови класове задачи, те ги публикуват на сървър, от който могат да бъдат изтеглени.
Но макар моделите да са малки, създаването им е сложен процес, който действително изисква наличието на суперкомпютър. "Не се опитваме да замени суперкомпютъра, – казва Кнежевич. – Това е един модел на изчисляване, който работи съвместно със суперкомпютър. Той е неотменим.“
Кнежевич и неговите колеги описват подхода си така: след като установят дадена параметризирана задача, първо използват един суперкомпютър за изчисляването на някъде между 10 и 50 различни набора от стойности. Тези стойности, обаче, биват подбрани внимателно, така че да се очертае едно голямо пространство от възможните решения на задачата. Моделът, който се изтегля на смартфона, намира приблизително решение за нов набор от стойности, базирайки се на предварително изчислените решения.