6 Aplikasi Komputasi Kinerja Tinggi yang Mengubah Dunia

Aplikasi Komputasi Kinerja Tinggi

Sionicmedia.com – Aplikasi luar biasa ini terus membentuk dunia seperti yang kita kenal. Kecerdasan pasar waktu nyata, pemodelan anatomi manusia, eksplorasi industri prediktif, ilmu luar angkasa, dan banyak lagi ekspedisi manusia mendorong dunia saat ini ke masa depan yang tak terbayangkan, terutama karena komputasi kinerja tinggi (HPC).

Meskipun membutuhkan sumber daya yang sangat besar, program komputasi berperforma tinggi terus diluncurkan, berkat penemuan superkomputer dan penerapan komputasi awan secara luas. Teknologi ini membuat hidup menjadi mudah, mendukung pemrosesan data cepat yang tak terduga.

Beberapa aplikasi HPC mendesain ulang bagaimana sains akan membantu Anda di masa depan. Tapi pertama-tama, apa itu komputasi kinerja tinggi?

Apa itu Komputasi Berkinerja Tinggi?

Komputasi kinerja tinggi mengacu pada kapasitas sistem untuk memproses sejumlah besar data dan menjalankan model yang kompleks dengan cepat. Oleh karena itu, program HPC memerlukan daya komputasi yang besar untuk memproses terabyte, petabyte, atau bahkan zettabytes data secara real-time.

Dengan demikian, HPC mengandalkan prinsip komputasi, jaringan, dan penyimpanan data.

Yang mengatakan, berikut adalah beberapa aplikasi penting dari teknologi kinerja tinggi yang telah mempengaruhi dunia.

1. Kesehatan Kardiovaskular Prediktif

Tidak diragukan lagi, gagal jantung mengancam jiwa. Dan mungkin salah satu tantangan yang dihadapi saat mencoba memahami mekanismenya adalah perbedaan respons anatomis jantung terhadap berbagai kondisi. Akibatnya, menjadi sulit untuk memprediksi perilakunya secara real-time.

Untungnya, beberapa solusi berbasis HPC akan segera hadir.

Misalnya, IBM , bersama dengan laboratorium pertahanan, secara historis mensimulasikan mekanisme homeostatis jantung manusia pada tingkat molekuler menggunakan salah satu superkomputer tercepat di dunia , Sequoia, pada tahun 2012.

Mereka memanfaatkan kecepatan komputasi tinggi Sequioa untuk membangun model terukur yang disebut “Cardioid” untuk meniru dan membangun kembali jantung manusia. Dan tidak seperti program sebelumnya yang hanya dapat mensimulasikan sekitar sepuluh detak jantung atau lebih rendah, program Cardioid dapat meniru ribuan detak jantung. Plus, itu 300 kali lebih cepat daripada kebanyakan model.

Proyek Cardioid IBM bukan satu-satunya program komputasi kinerja tinggi yang merevolusi kesehatan jantung, Proyek Jantung Hidup Dassault Systemes juga merupakan salah satu yang terkenal.

Dengan demikian, Anda dapat mengharapkan untuk melihat obat-obatan dan berbagai rejimen diuji pada jantung yang disimulasikan terlebih dahulu sebelum diberikan kepada manusia. Program HPC ini juga menjanjikan untuk meningkatkan perangkat kardiovaskular dan penempatan organ selama operasi.

Pada tahun 2018, Google juga mengembangkan model pembelajaran mendalam yang memprediksi risiko penyakit kardiovaskular menggunakan visi komputer dari gambar retina yang dipindai.

Teknologi ini bekerja dengan menilai pembuluh darah mata dan kemudian menggunakannya untuk memprediksi tekanan darah sistolik dan mengidentifikasi petunjuk risiko lainnya.

Program semacam itu membantu deteksi dini masalah kardiovaskular, yang merupakan kunci pencegahannya.

Yang mengatakan, model AI elektrokardiogram (EKG) yang disimulasikan juga bermunculan untuk membantu diagnosis yang efektif bagi orang-orang dengan anomali ventrikel. Akibatnya, sementara operasi jantung terbuka menjadi lebih sukses, dunia sedang menuju era di mana pasien dan dokter lebih percaya diri tentang hasil operasi jantung daripada sebelumnya.

Salah satu penerapan pemodelan kardiovaskular yang sukses adalah laporan CNN kesehatan dari simulasi 3D jantung seorang gadis 4 tahun di Rumah Sakit Anak Nicklaus pada tahun 2015. Itu fenomenal, karena ahli bedah mampu mengoperasikan versi simulasi jantung pasien dan membayangkan prosedur operasional terbaik sebelum operasi yang sebenarnya.

2. Memahami Genom Virus

Meskipun genom virus dapat diurutkan, memahami patologi invasif secara real-time sulit karena bermutasi. Namun berkat komputasi berkinerja tinggi, simulasi terobosan mekanisme ini berkembang. Dan itu membantu para pembuat keputusan.

Contoh terbaru dari aplikasi komputasi kinerja tinggi, dalam hal ini, adalah eksplorasi genom lengkap COVID-19 oleh CSIRO , yang mereka simulasikan pada superkomputer CSIRO pada awal 2020.

Tim CSIRO Data61 berhasil mensimulasikan mekanisme pengikatan COVID-19 ke reseptor ACE2 manusia.

COVID-19 adalah virus yang bermutasi secara aktif. Tetapi simulasi mekanisme aksinya sangat membantu para peneliti memahami sebagian besar perilakunya yang berkembang. Terobosan semacam itu tidak hanya membantu para ilmuwan untuk mengetahui di mana vaksin harus menargetkan genom virus COVID-19. Tapi itu juga merupakan pola untuk pengembangan pola perilaku prediktif untuk beberapa agen infeksi paling terkenal yang pernah dikenal.

Akibatnya, pengembangan obat dan vaksin menjadi lebih murah, lebih cepat, dan lebih efisien dalam memerangi berbagai agen infeksi.

Ada kemungkinan bahwa ini dapat membantu para ilmuwan mengidentifikasi super-gen manusia yang dapat melawan infeksi.

3. Teknologi Mengemudi Otonom

Tim CSIRO Data61 berhasil mensimulasikan mekanisme pengikatan COVID-19 ke reseptor ACE2 manusia.

COVID-19 adalah virus yang bermutasi secara aktif. Tetapi simulasi mekanisme aksinya sangat membantu para peneliti memahami sebagian besar perilakunya yang berkembang. Terobosan semacam itu tidak hanya membantu para ilmuwan untuk mengetahui di mana vaksin harus menargetkan genom virus COVID-19. Tapi itu juga merupakan pola untuk pengembangan pola perilaku prediktif untuk beberapa agen infeksi paling terkenal yang pernah dikenal.

Akibatnya, pengembangan obat dan vaksin menjadi lebih murah, lebih cepat, dan lebih efisien dalam memerangi berbagai agen infeksi.

Ada kemungkinan bahwa ini dapat membantu para ilmuwan mengidentifikasi super-gen manusia yang dapat melawan infeksi.

3. Teknologi Mengemudi Otonom

Algoritme yang diperlukan untuk mengoperasikan kendaraan tanpa pengemudi rumit, dan harus memproses banyak perhitungan kompleks secara real-time. Pada dasarnya, truk atau mobil otonom tidak boleh ketinggalan dalam semua fungsinya. Dengan demikian, mereka membutuhkan kecepatan komputasi yang sangat andal untuk menjalankannya.

Simulasi kecelakaan, deteksi rintangan, respons cepat dan akurat terhadap indera adalah karakteristik utama kendaraan tanpa pengemudi untuk bernavigasi dengan cerdas dan aman.

Tentu saja, tujuan membuat mobil self-driving adalah untuk memanfaatkan akurasi pembelajaran mendalam untuk mengurangi kecelakaan di jalan dan memprediksi secara akurat ke mana harus bernavigasi.

Raksasa teknologi dan mobil, termasuk Tesla, Waymo, Toyota, Honda, Volkswagen, antara lain, sedang mengintensifkan upaya mereka untuk menguji mobil tanpa pengemudi yang memenuhi standar keselamatan jalan umum.

Banyak orang yang skeptis tentang mobil self-driving. Namun teknologi ini, jika berhasil diterapkan, akan mengubah wajah transportasi. Dan mungkin mendorong dorongan menuju jalan yang lebih aman dan konsumsi bahan bakar yang dioptimalkan.

4. Realitas Tertambah

Dengan teknologi yang berkembang dan kemajuan dalam komputasi awan, augmented reality, tidak diragukan lagi, akan mengubah fantasi menjadi realisme.

Augmented reality dapat membantu Anda memilih dan menguji produk yang Anda beli. Dan rasanya seperti Anda melihat mereka secara fisik. AR memungkinkan Anda menguji tampilan produk seperti pakaian dan aksesori sebelum membelinya.

Itu bahkan muncul dalam operasi militer. Contohnya adalah Microsoft’s Integrated Visual Augmentation System (IVAS) , yang membantu tentara melihat seluruh koordinat mereka secara real-time.

Dalam olahraga, pemain bahkan dapat berlatih secara virtual menggunakan teknologi VR. Perendaman realitas virtual juga merupakan teknologi yang berkembang yang akan mendorong visi yang lebih realistis di masa depan.

Perusahaan teknologi besar, termasuk Microsoft, Google, antara lain, telah berinvestasi dalam teknologi komputasi kinerja tinggi yang menghasilkan ini. Dan dengan kemajuan lebih lanjut, kami pikir dunia akan bingung ketika TV dan game ditambah dengan lanskap dan perspektif yang realistis.

5. Pemantauan Cuaca Matahari NASA

NASA, pada tahun 2019, memanfaatkan komputasi berkinerja tinggi untuk memantau dari jarak jauh sifat penyinaran ultraviolet ekstrim dari matahari yang menyebabkan semburan matahari, pengganggu cuaca matahari.

Kondisi cuaca tata surya mempengaruhi peluncuran pesawat ruang angkasa, satelit, dan stasiun surya. Oleh karena itu, untuk mempertahankan eksplorasi manusia di luar angkasa dan melindungi bumi, perlu untuk melacak perubahan cuaca matahari dari waktu ke waktu.

Dan tentu saja, distorsi cuaca matahari juga dapat mempengaruhi utilitas transmisi bumi, terutama yang bergantung pada tata surya dalam satu atau lain cara.

NASA menggunakan instrumen luar angkasa khusus yang disebut EVE MEGS-A untuk menangkap aktivitas matahari. Tetapi dinyatakan dalam makalah penelitiannya yang diterbitkan di Science Advances , bahwa model pembelajaran mendalam barunya akan mengisi celah jika EVE MEGS-A tidak berfungsi.

Jadi dalam hubungannya dengan Frontier Development Lab, NASA berhasil mensimulasikan instrumen observatorium matahari melalui model jaringan saraf yang dalam. Karena real-time dan dinamis, solusi ini menghasilkan pengambilan keputusan yang cepat.

Itu adalah aplikasi komputasi kinerja tinggi yang mengubah hidup, karena membantu astronot dan badan pengatur untuk membuat keputusan yang berdampak sebelum bencana yang akan datang.

6. Produksi Pesawat dan Aerodinamika

Komputasi kinerja tinggi juga berlaku untuk manufaktur. Banyak industri sekarang menggunakan teknologi ini untuk memodelkan dan memprediksi bagaimana bahan yang belum ditemukan berperilaku. Dengan demikian, ini menciptakan pintu gerbang untuk penciptaan bahan industri baru.

Dinamika fluida komputasi adalah salah satu bidang di mana HPC telah menemukan tujuannya. Simulasi turbin angin, suku cadang penerbangan, dan prediksi kekuatan material telah menghasilkan penemuan beberapa produk yang mengubah hidup.

AAI, misalnya, adalah organisasi teknologi pertahanan kedirgantaraan yang memodelkan berbagai bagian aero berdasarkan dinamika fluida komputasi. Model AAI, bagaimanapun, berfokus pada pengembangan sistem yang dioptimalkan HPC untuk membuat pesawat yang lebih aman.

Simulia juga mengembangkan perangkat lunak simulasi menggunakan dinamika fluida komputasional untuk mensimulasikan kondisi jelajah dinamis pesawat terbang. Solusi Simulia dan AAI mengurangi biaya dan waktu produksi dengan menghilangkan kebutuhan akan pengujian fisik dan pemborosan material yang mahal.

Teknologi Penggerak Komputasi Berkinerja Tinggi

Superkomputer dan komputasi awan adalah dua kekuatan pendorong utama program HPC. Mereka menawarkan ruang, kecepatan, dan skalabilitas.

Superkomputer lokal mungkin tidak cukup untuk mengejar waktu proses yang diperlukan oleh program HPC saat skalanya meningkat. Dan sementara komputasi awan adalah alternatif yang terukur dan lebih cepat, komputasi tepi adalah solusi awan yang berkembang yang dapat mendominasi komputasi kinerja tinggi di masa depan.

Apa Saja Tantangan Menulis Program Komputasi Berkinerja Tinggi?

Aplikasi HPC tidak terbatas, dan mencakup semua aspek kehidupan. Jadi saat mengembangkan program HPC khusus bidang, pemrogram harus memiliki pengetahuan luas tentang bidang itu. Jika tidak, itu menjadi menakutkan, karena mereka juga mencoba mengatasi teknis kode mereka. Namun, tantangan lain adalah bagaimana menulis kode yang dapat diskalakan dan dapat diimplementasikan.

Meskipun demikian, komputasi berkinerja tinggi akan membawa lebih banyak perkembangan ke dunia, bahkan lebih cepat dari yang Anda kira.

Leave a Comment