ΕΠΙΣΤΗΜΗ-ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ

Υπερυπολογιστές στην υπηρεσία της ανθρωπότητας

Φιλοδοξούν να λύσουν προβλήματα από ανίατες ασθένειες μέχρι και την κλιματική αλλαγή

 04/11/2018 10:12

Υπερυπολογιστές στην υπηρεσία της ανθρωπότητας

Το ρόλο των «υπερ-υπολογιστών για την επίλυση σημαντικών και περίπλοκων προβλημάτων» όπως είναι το κλίμα και η ενεργεία, αλλά και την συμβολή των υπολογιστών ως «βοήθημα της ανθρώπινης νοημοσύνης», αναλύει στο ΑΠΕ-ΜΠΕ, ο καθηγητής Πέτρος Κουμουτσάκος, ερευνητής στην υπολογιστική επιστήμη και στην προσομοίωση της δυναμικής ρευστού με εφαρμογές στην αεροδυναμική, τη βιολογία, τη νανοτεχνολογία και αλλού.

Το προφίλ του Π. Κουμουτσάκου

Ο καθηγητής Π. Κουμουτσάκος εκλέχθηκε πρόσφατα ως αλλοδαπό μέλος της Εθνικής Ακαδημίας Μηχανικών των ΗΠΑ (σσ: Ιδρύθηκε το 1964 και έχει πέντε Έλληνες μεταξύ των περίπου 2.300 εκλεγμένων μελών της) και είναι καθηγητής Υπολογιστικών Επιστημών στο Πολυτεχνείο της Ζυρίχης (σ.σ. ETH Zurich), το οποίο περιλαμβάνεται στα 10 καλύτερα του κόσμου και ίσως είναι περισσότερο γνωστό σαν το πανεπιστήμιο που φοίτησε ο Αϊνστάιν.   

Τον διακρίνει πάθος για την έρευνα ενώ τα επιτεύγματα του σε τομείς όπως είναι η αντιμετώπιση του καρκίνου με την καίρια στοχευόμενη δράση των φαρμάκων ή το απόλυτο φιλτράρισμα των μεταστατικών κυττάρων στον τομέα της βιοχημείας καθώς και σε πολλούς τομείς της βιομηχανίας, απέσπασαν πολυάριθμα διεθνή βραβεία. Μεταξύ τους και το βραβείο Gordon Bell, το 2013, το θεωρούμενο ως το Νόμπελ των υπολογιστών, με τον κ. Κουμουτσάκο να είναι ο μόνος Ευρωπαίος που οδήγησε μια ομάδα στην κατάκτηση του.   

Ο ίδιος υπογραμμίζει τη συμβολή των υπερυπολογιστών σε καθοριστικές για την κοινωνία ανακαλύψεις όπως η κλιματική μοντελοποίηση, η αλληλούχιση του γονιδιώματος κα. Συνοψίζει για τη χρήση τους, με το γεγονός ότι «σήμερα κανένα αυτοκίνητο η αεροπλάνο δεν κατασκευάζετε χωρίς πλήρη μελέτη σε υπερυπολογιστές». Χαρακτηρίζει πρόκληση τη δουλεία του με τον υπερυπολογιστή καθώς όπως λέει, είναι σαν να έχεις μια ομάδα με εκατομμύρια εργάτες που δουλεύουν μαζί για να επεξεργαστούν απίστευτα πολλά, δεδομένα σε ταχύτατους χρόνους. «Αρκεί να δώσεις ακριβείς οδηγίες πως να μοιραστούν τα δεδομένα και πως τα εκατομμύρια εργάτες να συντονιστούν καλά μαζί».

 Εφαρμογές μηχανικής υπολογιστικής

Στο πλαίσιο της προσπάθειας των ερευνητικών ομάδων να δώσουν λύσεις σε ασθένειες οι οποίες μαστίζουν την ανθρωπότητα για δεκαετίες, όπως είναι ο καρκίνος, ο κ. Κουμουτσάκος παραθέτει τις εν εξελίξει προσπάθειες με τη συμβολή του κλάδου του. «Στον τομέα της βιολογίας μελετάμε πώς τα καρκινικά κύτταρα μεταφέρονται στο αίμα και παράλληλα την μεταφορά του φαρμάκου εντός του οργανισμού με νανοσωματίδια», επισημαίνει ο καθηγητής και συνεχίζει εξηγώντας πως «στις περιπτώσεις των καρκινικών όγκων, εκμεταλλευόμαστε το γεγονός ότι αυτοί προκαλούν ρήγματα και διαρροή των αγγείων στον περίγυρο τους και προγραμματίζουμε τα νανοσωματίδια να μεταφέρουν το φάρμακο, μόνο εκεί που παρουσιάζει το αίμα διαρροή».   

Η 4η βιομηχανική επανάσταση

Αναφορικά με τη χρήση και τη συμβολή των υπολογιστών στην ζωή μας, ο καθηγητής θεωρεί ότι «οι υπολογιστές σηματοδοτούν την 4η βιομηχανική επανάσταση στην εξελικτική πορεία της ανθρωπότητας». Αναφέρει, ότι από το 1981 έως σήμερα η ισχύς τους έχει πολλαπλασιαστεί περισσότερο από 10 τρισεκατομμύρια φορές καθώς και ότι έχουν μπει παντού στη ζωή μας, «από το κινητό μας τηλέφωνο έως και τις αποφάσεις μιας τράπεζας για την χορήγηση δανείου». 

Παρατηρεί ότι «υπολογιστές δεν είναι μόνο τα μηχανήματα αλλά και τα μαθηματικά και οι αλγόριθμοι που χρειάζονται για να λειτουργήσουν». Επισημαίνει ότι η «εποχή των υπολογιστών» βρίσκεται σε κρίσιμη φάση εξαιτίας της ενεργοβόρας λειτουργίας τους. Ενδεικτικά, αναφέρει ότι «ένας υπερυπολογιστής εν λειτουργία καταναλώνει ηλεκτρική ισχύ, ισοδύναμη με αυτήν για τη λειτουργία 15.000 σπιτιών προκαλώντας και ανάλογη περιβαντολλογική επιβάρυνση. Σύμφωνα δε, με προβλέψεις, «το 2040 η μισή από τη συνολική ενεργειακή ισχύ του πλανήτη θα καταναλώνεται μόνο για τη χρήση των υπολογιστών».   

Ζήτημα κρίσιμο αλλά και «νέο πεδίο έρευνας», καθώς ο ίδιος θεωρεί ότι «αποτελεί στρατηγική πρόκληση η διερεύνηση για μια νέα γενιά υπολογιστών, δηλαδή η εξεύρεση νέων αλγόριθμων για την επίλυση του προβλήματος με ελαχιστοποίηση της λειτουργικής ενέργειας τους».

ΑΠΕ-ΜΠΕ

Το ρόλο των «υπερ-υπολογιστών για την επίλυση σημαντικών και περίπλοκων προβλημάτων» όπως είναι το κλίμα και η ενεργεία, αλλά και την συμβολή των υπολογιστών ως «βοήθημα της ανθρώπινης νοημοσύνης», αναλύει στο ΑΠΕ-ΜΠΕ, ο καθηγητής Πέτρος Κουμουτσάκος, ερευνητής στην υπολογιστική επιστήμη και στην προσομοίωση της δυναμικής ρευστού με εφαρμογές στην αεροδυναμική, τη βιολογία, τη νανοτεχνολογία και αλλού.

Το προφίλ του Π. Κουμουτσάκου

Ο καθηγητής Π. Κουμουτσάκος εκλέχθηκε πρόσφατα ως αλλοδαπό μέλος της Εθνικής Ακαδημίας Μηχανικών των ΗΠΑ (σσ: Ιδρύθηκε το 1964 και έχει πέντε Έλληνες μεταξύ των περίπου 2.300 εκλεγμένων μελών της) και είναι καθηγητής Υπολογιστικών Επιστημών στο Πολυτεχνείο της Ζυρίχης (σ.σ. ETH Zurich), το οποίο περιλαμβάνεται στα 10 καλύτερα του κόσμου και ίσως είναι περισσότερο γνωστό σαν το πανεπιστήμιο που φοίτησε ο Αϊνστάιν.   

Τον διακρίνει πάθος για την έρευνα ενώ τα επιτεύγματα του σε τομείς όπως είναι η αντιμετώπιση του καρκίνου με την καίρια στοχευόμενη δράση των φαρμάκων ή το απόλυτο φιλτράρισμα των μεταστατικών κυττάρων στον τομέα της βιοχημείας καθώς και σε πολλούς τομείς της βιομηχανίας, απέσπασαν πολυάριθμα διεθνή βραβεία. Μεταξύ τους και το βραβείο Gordon Bell, το 2013, το θεωρούμενο ως το Νόμπελ των υπολογιστών, με τον κ. Κουμουτσάκο να είναι ο μόνος Ευρωπαίος που οδήγησε μια ομάδα στην κατάκτηση του.   

Ο ίδιος υπογραμμίζει τη συμβολή των υπερυπολογιστών σε καθοριστικές για την κοινωνία ανακαλύψεις όπως η κλιματική μοντελοποίηση, η αλληλούχιση του γονιδιώματος κα. Συνοψίζει για τη χρήση τους, με το γεγονός ότι «σήμερα κανένα αυτοκίνητο η αεροπλάνο δεν κατασκευάζετε χωρίς πλήρη μελέτη σε υπερυπολογιστές». Χαρακτηρίζει πρόκληση τη δουλεία του με τον υπερυπολογιστή καθώς όπως λέει, είναι σαν να έχεις μια ομάδα με εκατομμύρια εργάτες που δουλεύουν μαζί για να επεξεργαστούν απίστευτα πολλά, δεδομένα σε ταχύτατους χρόνους. «Αρκεί να δώσεις ακριβείς οδηγίες πως να μοιραστούν τα δεδομένα και πως τα εκατομμύρια εργάτες να συντονιστούν καλά μαζί».

 Εφαρμογές μηχανικής υπολογιστικής

Στο πλαίσιο της προσπάθειας των ερευνητικών ομάδων να δώσουν λύσεις σε ασθένειες οι οποίες μαστίζουν την ανθρωπότητα για δεκαετίες, όπως είναι ο καρκίνος, ο κ. Κουμουτσάκος παραθέτει τις εν εξελίξει προσπάθειες με τη συμβολή του κλάδου του. «Στον τομέα της βιολογίας μελετάμε πώς τα καρκινικά κύτταρα μεταφέρονται στο αίμα και παράλληλα την μεταφορά του φαρμάκου εντός του οργανισμού με νανοσωματίδια», επισημαίνει ο καθηγητής και συνεχίζει εξηγώντας πως «στις περιπτώσεις των καρκινικών όγκων, εκμεταλλευόμαστε το γεγονός ότι αυτοί προκαλούν ρήγματα και διαρροή των αγγείων στον περίγυρο τους και προγραμματίζουμε τα νανοσωματίδια να μεταφέρουν το φάρμακο, μόνο εκεί που παρουσιάζει το αίμα διαρροή».   

Η 4η βιομηχανική επανάσταση

Αναφορικά με τη χρήση και τη συμβολή των υπολογιστών στην ζωή μας, ο καθηγητής θεωρεί ότι «οι υπολογιστές σηματοδοτούν την 4η βιομηχανική επανάσταση στην εξελικτική πορεία της ανθρωπότητας». Αναφέρει, ότι από το 1981 έως σήμερα η ισχύς τους έχει πολλαπλασιαστεί περισσότερο από 10 τρισεκατομμύρια φορές καθώς και ότι έχουν μπει παντού στη ζωή μας, «από το κινητό μας τηλέφωνο έως και τις αποφάσεις μιας τράπεζας για την χορήγηση δανείου». 

Παρατηρεί ότι «υπολογιστές δεν είναι μόνο τα μηχανήματα αλλά και τα μαθηματικά και οι αλγόριθμοι που χρειάζονται για να λειτουργήσουν». Επισημαίνει ότι η «εποχή των υπολογιστών» βρίσκεται σε κρίσιμη φάση εξαιτίας της ενεργοβόρας λειτουργίας τους. Ενδεικτικά, αναφέρει ότι «ένας υπερυπολογιστής εν λειτουργία καταναλώνει ηλεκτρική ισχύ, ισοδύναμη με αυτήν για τη λειτουργία 15.000 σπιτιών προκαλώντας και ανάλογη περιβαντολλογική επιβάρυνση. Σύμφωνα δε, με προβλέψεις, «το 2040 η μισή από τη συνολική ενεργειακή ισχύ του πλανήτη θα καταναλώνεται μόνο για τη χρήση των υπολογιστών».   

Ζήτημα κρίσιμο αλλά και «νέο πεδίο έρευνας», καθώς ο ίδιος θεωρεί ότι «αποτελεί στρατηγική πρόκληση η διερεύνηση για μια νέα γενιά υπολογιστών, δηλαδή η εξεύρεση νέων αλγόριθμων για την επίλυση του προβλήματος με ελαχιστοποίηση της λειτουργικής ενέργειας τους».

ΑΠΕ-ΜΠΕ

ΣΧΟΛΙΑ

ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ

Επιλέξτε Κατηγορία