تا حالا شده بخوای بدونی وقتی یه موج شوک (shock wave یعنی موجی خیلی سریع و قوی که مثلاً توی انفجارها یا برخوردها به وجود میاد) به یه تیکه فلز می‌خوره، دقیقاً اونجا چه اتفاقی میافته؟ خب، الان با سوپرکامپیوتر فوق‌العاده سریعِ El Capitan این کار دیگه رویایی نیست!
El Capitan که الان سریع‌ترین سوپرکامپیوتر دنیا شناخته میشه، توسط دانشمندهای آزمایشگاه ملی لاورنس لیورمور (LLNL) تو آمریکا ساخته شده. فرقش با کامپیوترهای معمولی چیه؟ کامپیوترهای عادی اگه بخوای ازشون بخوای همچین رویدادهایی رو شبیه‌سازی کنن، معمولا تصاویر خیلی تار و گنگ بهت نشون میدن. اما El Capitan یه کاری می‌کنه که همه چیز واضح و شفاف باشه، تا حدی که می‌تونی جزئیات خیلی ریز رو هم ببینی. همین باعث میشه تحلیلات فیزیکی دقیق‌تر و باورپذیرتر بشن.
مثلا استادی به اسم کایل مک‌کی، با El Capitan اومد آزمایشی رو روی فلز قلع (tin) انجام داد. تصور کن یک موج شوکِ خیلی قوی به سطح قلع بخوره؛ نتیجه این بود که قلع ذوب شد و قبل از سطحش، یه اسپری داغ از قطرات ریزِ قلعِ مایع (که به این پدیده ejecta میگن یعنی ذراتی که از سطح فلز کنده و پخش میشن) به هوا پرتاب شد. نکته ناب اینجا بود که با El Capitan تونستن حتی تأثیر خط‌وخش‌های خیلی ریز روی سطح قلع رو هم شبیه‌سازی کنن؛ چیزی که معمولاً تو شبیه‌سازی‌های ساده‌تر اصلا دیده نمیشه.
حالا اصلاً چرا این موضوع مهمه؟ چون این سطح از جزئیات می‌تونه برای پیشرفت تو زمینه‌های فیزیک، تحقیقات انرژی همجوشی (fusion energy research یعنی تحقیق روی نوعی انرژی که شبیه خورشید عمل می‌کنه و اگه بتونیم کنترلش کنیم، دنیا رو متحول می‌کنه!) و حتی امنیت ملی فوق‌العاده حیاتی باشه.
یه بخش باحال دیگه این تحقیقات، مدل کردن پدیده‌ای به اسم ناپایداری کلوین-هلمهولتز (Kelvin-Helmholtz Instability) بود. حالا این چی هست؟ وقتی دو تا مایع با چگالی متفاوت کنار هم میلغزن، مثلاً وقتی باد قوی روی سطح دریا می‌وزه و موج می‌سازه، این اتفاق میافته. تو حالت‌های خیلی شدید و انرژی‌زا، این مخلوط شدن‌ها به شدت توربولانسی (تلاطم و آشفتگی) و پیچیده میشه و شبیه‌سازی درستش کار هر کسی نیست!
دانشمندها با استفاده از کدی به اسم MARBL (یه نرم‌افزار اختصاصی برای شبیه‌سازی اتفاقات چندفیزیکی به صورت همزمان)، کاری کردن که یک موج شوک بیاد و روی مرز دو تا ماده با هم برخورد کنه و باعث شکل‌گیری گردابه‌های پیچیده بشه. این گردابه‌ها باعث جریان‌های توربولانسی میشن که همیشه شبیه‌سازیشون خیلی سخته.
دست آخر، El Capitan بازی رو به یه سطح دیگه برد: تو این شبیه‌سازی‌ها از 107 میلیارد نقطه محاسباتی استفاده شد! بیش از ۸۰۰۰ تا کارت گرافیک قدرتمند AMD با هم همکاری می‌کردن تا این عدد رو پردازش کنن. نتیجه؟ یه لابه‌لای زمانی از رفتار سیالات زیر فشار و انرژی وحشتناک که حتی بعضی وقت‌ها دقیق‌تر از آزمایش واقعی درمیاد.
یکی از پژوهشگرا به اسم Rob Rieben گفته که آزمایش واقعی همیشه قاضی واقعیت تو علمه، اما گرفتن داده از آزمایش‌های پر انرژی خودش یه چالش حسابیه. شبیه‌سازی‌هایی که با دقت بالا انجام میشن، بهمون اجازه میدن جاهایی سرک بکشیم که تو دنیای واقعی امکان‌پذیر نیست. El Capitan برای فیزیکدان‌ها شده مثل یه ذره‌بین خیلی قدرتمند که به دنیاهای مجهول نگاه می‌کنن.
حالا یه نکته فوق‌العاده دیگه: این سوپرکامپیوتر نسبت به نسل قبل خودش (که اسمش Sierra بود) بیست برابر قوی‌تره! یعنی پژوهشگرها به‌جای اینکه هفته‌ای یک بار شبیه‌سازی دقیق اجرا کنن، می‌تونن هر ساعت این کار رو انجام بدن و جزئیاتی حتی بیست برابر ریزتر رو بررسی کنن.
با این قدرت، زمینه‌های تحقیقاتی مثل فیزیک، انرژی، و حتی مسائل دفاعی، به سطح جدیدی از سرعت و دقت میرسن. یه جورهایی باید گفت El Capitan اسب تروای علم برای ورود به دنیای ناشناخته‌هاست؛ هر چیزی که تا دیروز فقط با حدس و گمان سراغش میرفتن، الان واقعاً میشه لمسش کرد!
منبع: +
