Графічні процесори прискорюють пошиття плаща-невидимки
Несподівана сфера застосування графічних процесорів NVIDIA - прискорення моделювання невидимих матеріалів. Ці так звані «метаматеріали» (metamaterials) поки існують тільки в проекті завдяки зусиллям фізика-теоретика Сера Джона Пендрі (John Pendry) з Лондонського Імперського Коледжу.
Ідея вже викликала захват у Аттика Девуда (Attique Dawood), викладача Державного Університету Інформатики і Нових Наук в Ісламабаді. Інші заінтриговані не менше.
Збільшити крихітні об'єкти або приховати об'єкти взагалі
Плащ-невидимка зовсім скоро може стати реальністю. Розробляються метаматеріали зможуть використовуватися для відхилення світла від об'єкта, що дозволить цього об'єкта зникнути із зони видимості спостерігача. Такий фокус зустрічається у багатьох книгах і фільмах, наприклад: «Гаррі Поттера», «Зоряному Шляху» і «Володарі Кілець».
Їх також можна використовувати для створення лінз, які дозволяють бачити об'єкти, розміри яких менше, ніж довжина хвилі світла. Такі лінзи дозволять дослідникам спостерігати за об'єктами, не видимі неозброєним оком.
«Метаматеріали пропонують цілий світ нових можливостей, при цьому невидимість - лише одна з них! - каже Аттик. - Більш ефективні та компактні антени, суперлінзи і структури, здатні на дивні речі».
Всі ці ідеї існують давно, але поки тільки на папері. Р-н Пендрі, творець цього напрямку в науці, вже змоделював невидимі матеріали. А команда китайських вчених розвинула ідею ще глибше і змоделювала матеріали, які дозволяють спостерігачеві дивитися крізь них, залишаючись при цьому невидимими для протилежної сторони.
Основна проблема всіх цих проектів - обчислювальні ресурси. Для моделювання таких матеріалів потрібно величезна обчислювальна потужність. За словами г-на Девуда, навіть на просту модель може піти багато годин при використанні таких наукових інструментів, як MatLab.
Раптове зникнення
Створення матеріалів, які здатні змінювати траєкторію променів світла, що може спровокувати створення абсолютно нових матеріалів.
Завзятий геймер Аттик Девуд, у вільний час займається просуванням ігрового проекту з відкритим вихідним кодом, звернувся до технології CUDA і графічним процесорам NVIDIA, щоб прискорити роботу по створенню метаматеріалів.
Девуд сфокусувався на двох завданнях. Перша - це створення пластини, яка поглинає електромагнітне випромінювання і не відбиває світло.
Друга ще цікавіше - створення циліндричної мантії, яка змушує світло огинати її так , щоб зробити людину або об'єкт у цьому покриві невидимим. Саме ця задача була вперше озвучена і розроблена р-ном Пендрі.
Аттик Девуд виявив, що за допомогою графічних процесорів можна змоделювати траєкторію проходження променів світла над матеріалами у 10-15 разів швидше, ніж за допомогою CPU. Причому, чим більше завдання, тим більше виграш у швидкості її вирішення.
Спрага швидкості
«Довге очікування дуже вимотує, - каже Аттик. - Кожен етап моделювання займає від години до десяти, в залежності від розміру задачі. Тому моє рішення вивчати CUDA - це, швидше, вимушена необхідність, ніж що б то не було».
Аттик Девуд, який в наступному році планує почати працювати над дисертацією за метаматериалам, хоче побудувати кластери на базі GPU і CPU, щоб зробити процес моделювання метаматеріалів більш ефективним.
Такі симуляції дуже важливі для переходу на наступний рівень - рівень створення реальних речей. «Це найбільш трудомісткий етап, і потрібно бути абсолютно впевненим у працездатності проекту перед початком виробництва», - говорить г-н Девуд.
До того ж, якщо ви націлені на створення чогось невидимого, вам потрібно мати абсолютно чітке уявлення про його поведінку до того, як ви його втратите на фабриці.