Počítání budoucnosti

16 Čvn

Projekt Earth Simulator (ES) byl po pěti letech vývoje dokončen koncem února 2002. Hlavní myšlenkou jeho vývoje je potřeba spolehlivých předpovědí celosvětových změn životního prostředí, jakými jsou například globální oteplování a ztráty vodních zdrojů. Výsledky počítačových simulací vědcům nabídnou daleko přesnější předpovědi pravděpodobnosti zvýšeného počtu hurikánů, dlouhodobých silných srážek a vln horka.

S prvními výsledky, které pocházejí z největšího superpočítače na světě, je jasné, že nastává nová éra přesnosti vývoje klimatických změn. Earth Simulator je umístěn v japonské Jokohamě v Japonském centru mořských věd a technologie (Japan Marine Science and Technology Center – JAMSTEC) a vědci jeho pomocí získávají prozatím nedostupné informace.

Superpočítač

Simulátor Země, který začal pracovat v březnu roku 2002, je momentálně největší a nejrychlejší superpočítač na celé planetě a nepředpokládá se, že by jej někdo z tohoto trůnu v dohledné době sesadil. Při výkonu 40 teraflopů nemá na celém světě konkurenci. Tvoří jej celkem 640 uzlových bodů (z nichž každý se rovná jednomu samostatnému počítači) vzájemně propojených 83 000 vysokorychlostními kabely. V „popisu práce“ má analýzu a řešení nejpalčivějších problémů, které čekají Zemi v následujících desetiletích. Výzkum se bude mimo mnoha dalších věcí týkat například jevu Kurošio, což je jeden z globálních oceánských proudů probíhající kolem japonských ostrovů, Golfského proudu a cirkumpolárního proudu. Kromě toho vůbec poprvé vědci dokážou aplikovat klimatické modely v rozlišení, do něhož lze zahrnout několik událostí v počasí najednou – včetně silných tlakových níží, hurikánů a velkých srážek. To také znamená, že potenciálně dokážou předpovídat, zda lidstvo čeká větší počet bouří o rozsahu, jaký měl například hurikán Isabel – a to nejen v globálním měřítku, ale samozřejmě i lokálně. Díky těmto předpovědím bude možno určovat priority při investicích do strategií potřebných k přizpůsobení se klimatickým změnám. Mohou vyústit ve velmi praktické kroky – například v úpravy železničních kolejí tak, aby vydržely i v podmínkách, jaké panovaly při letošních vedrech, nebo v plánování kanalizace, která se musí vyrovnávat s nadměrnými dešti, jako tomu bylo při záplavách v roce 2001. Pomocí předpovědí, které se budou týkat globálního oteplování, bude možné urychlit a zjednodušit i tak složité a náročné technologie, jako je například fúzní reaktor (viz článek o ITER v listopadovém čísle našeho časopisu; rozhodnutí o místě stavby dalšího prototypu se očekává každou chvíli a v současnosti se rozhoduje mezi Francií a Japonskem).

Programování složitého světa

Do programu, který bude tento superpočítač používat, bude třeba zahrnout všechny aspekty modelování atmosféry, oceánů a polárních ledovců pro výzkum způsobů, jakým ovlivňují lesy a mořské živočichy a pro zjištění, co má vliv na ně samotné.

Program bude pracovat s časovými měřítky od jednoho ročního období až po několik tisíciletí a bude simulovat podmínky provázející globální oteplování a přechody do dob ledových. Také se bude zabývat náhlými klimatickými změnami, mezi něž například patří ustávání cirkulace teplé a studené vody ve světových oceánech, která se silně podílí na globálních počasních systémech.

Počítač proti redukcionismu

Po celých tři sta let od dob převratných myšlenek Reného Descarta vědci přijímali paradigma redukcionismu, což je proces redukující komplexní data na pokud možno co nejjednodušší označení. Pomocí redukcionismu věda rozdělila celý náš vesmír na jednotlivé částečky a prvky a vynalezla metodologii pro vysvětlení mechanismů, podle nichž fungují. Zdá se, že toto redukcionistické dělení rozložilo takřka každý prvek na jeho nejmenší částice. Můžeme tedy prohlásit, že věda založená na redukcionismu odhalila dějiny vyvíjejícího se vesmíru až k jeho počátku, a tudíž ji lze nazývat „vědou minulosti“. Díky této vědě minulosti jsme získali dokonalý způsob k rozložení hmoty – jinými slovy spolehlivou analytickou metodu. Skutečný svět se nicméně vyvíjí nikoli izolovaně, ale složitým způsobem, v němž jeden každý elementární proces – ať už mikroskopický nebo makroskopický – vzájemně reaguje s ostatními. Metoda redukcionismu je k ničemu, pokud čelíme realitě takové, jakou známe. Superpočítače ve dvacátém století zůstávaly z důvodu omezené rychlosti a paměti vždy pouhými nelineárními prostředky k vyřešení jednoho fenoménu a jejich kapacita jim nedovolovala postup na poli skutečně komplexních systémů. Tyto komplexní systémy jsou určeny právě pro Earth Simulator, který začíná fungovat jako prostředek k práci s komplexními vědními obory. Stejně jako nám sondy, vyslané do hloubi vesmíru, odhalují naše okolí, ukáže nám Earth Simulator prostředí, ve kterém přímo žijeme a do jehož chodu bezprostředně zasahujeme. Již brzy začneme poznávat způsob, jakým funguje naše planeta, daleko lépe a přesněji. Tento superpočítač nalezne složitý algoritmus fungování mikroskopických i makroskopických procesů tak celistvě a zároveň tak jednoduše, jak to jen bude možné.

Základní cíle a principy ES

Earth Simulator Center se bude k dosažení harmonického vztahu mezi zemí a jejími obyvateli snažit využít veškerých možností a bude se snažit zkoumat oblasti výzkumu a vývoje za účelem:
Kvantitativní předpovědi a odhadu fungování atmosféry, oceánů a země.

Poskytnutí spolehlivých dat k ochraně lidských životů a majetku před katastrofami a ničením životního prostředí.
Přispívání k symbióznímu vztahu lidských aktivit s přírodou.

Podpory inovačních a převratných simulací v rozličných oblastech – např. v průmyslu, biovědách, energetice atd.

Leave a Reply