超大规模超级计算机开启生物物理探索的新纪元

超大规模超级计算机开启生物物理探索的新纪元高性能计算与生物物理研究的融合正在为生物学的革命性发现铺平道路,新一代超级计算机和人工智能工具在其中发挥着举足轻重的作用。这篇文章的作者是奥本大学物理系生物物理学助理教授拉斐尔-贝尔纳迪(RafaelBernardi)博士和贝尔纳迪博士小组的博士后研究员马塞洛-梅洛(MarceloMelo)博士。连接计算与实验奥本大学的研究人员深入研究了计算建模与实验生物物理学的和谐融合,为未来以无与伦比的精确度进行发现提供了一个视角。借助先进的高性能计算(HPC),今天的生物物理学家不再是单纯的观察者,而是能够挑战长期存在的生物学假设、阐明复杂细节、甚至创造新蛋白质或设计新分子电路的开拓者。超大规模计算的蛋白质设计时代放置在计算机芯片上的蛋白质示意图。功能强大的新型计算机正帮助科学家设计和理解蛋白质,这是前所未有的。资料来源:RafaelC.Bernardi他们在透视文章中讨论的最重要方面之一,是计算生物物理学家模拟复杂生物过程的新能力,这些过程从亚原子过程到全细胞模型都有,而且非常详细。正如Bernardi博士所说:"新型超大规模计算机使计算生物物理学家能够超越实验能力,以更高的细节模拟生物过程。例如,我们现在可以从原子层面了解致病细菌在感染过程中如何与人类结合,为人工智能模型生成数据,开辟新的探索道路。"先进技术的关键作用从历史上看,物理学和化学等学科在很大程度上依赖理论模型来指导实验。如今,生物学也站在了类似的十字路口,新型软件和专用硬件在破译实验数据和提出创新模型方面发挥着举足轻重的作用。橡树岭国家实验室于2021年底部署的首台公共超大规模超级计算机Frontier,以及为生物物理学量身定制的人工智能工具的迅速普及,都体现了在将模拟与实际观测无缝衔接方面所取得的长足进步。计算生物物理学的发展势头标志着科学领域的变革性转变。随着生物物理研究的进展,实验与计算工作的无缝整合有望重新定义知识的前沿,为前所未有的发现奠定基础,从而重塑我们对生物世界的认识。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1379553.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1379553.htm

相关推荐

封面图片

英国将投资9亿英镑用于超大规模超级计算机

英国将投资9亿英镑用于超大规模超级计算机Exascale(百亿亿级计算)是最近实现的一个新的里程碑,只是意味着计算机能够做更多的处理。这对于需要这种庞大的计算能力来开发药品、解决气候变化问题等的科学家来说是非常好的。亨特说,这项投资的第一批资金将从今年开始提供。在谈到超级计算机计划时,亨特说:"因为人工智能需要计算的马力,我今天承诺提供大约9亿英镑的资金,以实施独立的《计算的未来》评论中关于超大规模超级计算机的建议。人工智能的复杂算法所需的动力也可以由量子计算提供。因此,今天我们发布了一个量子战略,该战略将设定我们的愿景,即到2033年成为一个世界领先的量子化经济体,研究和创新计划总额为25亿英镑。"除了用于超级计算机的9亿英镑之外,财政大臣还宣布了曼彻斯特奖,这是一个人工智能奖,如果个人或团队帮助进一步推动人工智能研究,就可以赢得这个奖项。这个奖项之所以选择这个名字,是因为世界上第一台存储程序计算机是1948年在曼彻斯特大学建造的,被戏称为"曼彻斯特宝宝"。政府表示,英国最强大的超级计算机在世界范围内排名第28位,它会在未来想要变得更高一些。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1349655.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1349655.htm

封面图片

IBM计算机“基准”实验显示量子计算机将在两年内超越传统计算机

IBM计算机“基准”实验显示量子计算机将在两年内超越传统计算机这项新研究的成果发表在上周的《自然》杂志上。科学家们使用IBM量子计算机Eagle来模拟真实材料的磁性,处理速度比传统计算机更快。IBM量子计算机之所以能超越传统计算机,是因为其使用了一种特殊的误差缓解过程来补偿噪声带来的影响。而噪声正是量子计算机的一个基本弱点。基于硅芯片的传统计算机依赖于“比特(bit)”进行运算,但其只能取0或1这两个值。相比之下,量子计算机使用的量子比特可以同时呈现多种状态。量子比特依赖于量子叠加和量子纠缠等量子现象。理论上这使得量子比特的计算速度更快,而且可以真正实现并行计算。相比之下,传统计算机基于比特的计算速度很慢,而且需要按顺序依次进行。但从历史上看,量子计算机有一个致命的弱点:量子比特的量子态非常脆弱,来自外部环境的微小破坏也会永远扰乱它们的状态,从而干扰所携带的信息。这使得量子计算机非常容易出错或“出现噪声”。在这一新的原理验证实验中,127量子比特的Eagle超级计算机用建立在超导电路上的量子比特计算了二维固体的完整磁性状态。然后,研究人员仔细测量每个量子比特所产生的噪声。事实证明,诸如超级计算材料中的缺陷等因素可以可靠预测每个量子比特所产生的噪声。据报道,研究小组随后利用这些预测值来模拟生成没有噪音的结果。量子霸权的说法之前就出现过。2019年,谷歌的科学家们声称,公司开发的量子计算机Sycamore在200秒内解决了一个普通计算机需要1万年才能破解的问题。但谷歌量子计算机所解决的问题本质上就是生成一长串随机数,然后检查它们的准确性,并没有什么实际用途。相比之下,用IBM量子计算机完成的新实验是一个高度简化但有真实应用价值的物理问题。2019年谷歌量子霸权研究成果参与者之一、加州大学圣巴巴拉分校物理学家约翰·马丁尼斯(JohnMartinis)表示,“这能让人们乐观认为,它将在其他系统和更复杂的算法中发挥作用。”(辰辰)...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1366285.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1366285.htm

封面图片

AMD第四代EPYC + Instinct MI300A超级计算机正在巴伐利亚搭建

AMD第四代EPYC+InstinctMI300A超级计算机正在巴伐利亚搭建这台超级计算机将位于可爱的Garching镇,位于慕尼黑的郊区。CPU节点预计将在2023年第三季度交付,而带有GPU节点的全部安装预计将在2024年上半年完成。这台新的AMD超级计算机预计将比马克斯-普朗克协会目前的Cobra超级计算机强大三倍,后者由XeonGold6148Skylake处理器和NVIDIATeslaV100GPU构建。Cobra总共由3424个计算节点、128颗TeslaV100-32GPU和240颗QuadroRTX5000GPU组成,预计将在2024年啤酒节前完工上线。新的巴伐利亚AMD超级计算机预计将配合人工智能、天体物理学、生命科学研究、材料研究和等离子体物理学方面的研究。阿托斯公司的新闻稿指出,这台基于BullSequanaXH3000的新超级计算机将拥有768个处理器节点和192个加速器节点。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1343513.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1343513.htm

封面图片

研究人员正试图用在实验室中生长的"迷你大脑"构建生物计算机

研究人员正试图用在实验室中生长的"迷你大脑"构建生物计算机论文解释说,这个新术语旨在将该领域确立为一种"真正的生物计算形式,以"道德上负责任的方式利用科学和生物工程的进步来驾驭大脑器官"。这些新的生物计算机是由实验室培养的迷你大脑组成的,基本上是由干细胞组成的小型3D物体。这些细胞被设计成模仿大脑的形状,以及大脑的学习能力。科学家们希望,这些生物计算机可以代表计算机能力的巨大飞跃。这是因为硅基计算机在数字方面非常出色。但是,大脑本身在学习方面要有效得多。利用实验室培育的迷你大脑的生物计算机有望将该领域推到聚光灯下。科学家已经教会这些迷你脑生物计算机如何做一些不同的事情。例如,我们已经看到盘子里的脑细胞学会了玩经典的Pong游戏,展示了与传统计算机和人工智能相比,这些生物计算机的学习速度有多快。去年年底,我们还看到科学家们在一个实验中把实验室培育的迷你大脑与活老鼠的大脑结合起来。该领域内的这些动向绝非毫无关联,因为它们显示了这些迷你大脑的整体计算和学习能力比传统计算机系统更快。当然,将它们的规模扩大到目前的能力之外是研究人员必须考虑的另一个因素。不过,与此同时,这些在实验室里生长的迷你大脑已经显示出非凡的前景。有机体智能领域可能刚刚开始破冰,但到目前为止,它已经显示出一些令人兴奋的主张,一旦扩大规模并加以改进,可能有助于将计算推向一个全新的水平。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1347631.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1347631.htm

封面图片

模拟量子模拟器可能解决传统量子计算机无法解决的问题

模拟量子模拟器可能解决传统量子计算机无法解决的问题但我们谈论的不是你可能想象的房间大小的计算机。与传统的房间大小的计算机不同,这些模拟量子模拟器很小,由纳米电子电路上的混合金属半导体组成,而且研究人员以微米而不是米为单位进行测量。这使得它们比我们几十年前依赖的房间大小的计算机要可行得多。这些模拟量子模拟器通过创建一个"硬件类比"来解决量子物理学中的问题。研究人员使用一个简单的电路与两个量子组件相结合来测试模拟器。通过调整电压,他们创造了一种被研究人员称为"Z3准分子"的物质状态,其中电子只有平时电荷的三分之一。这一发现令人印象深刻的是,这是第一次在实验室的电子设备上创造出这样的状态。研究人员在《自然-物理学》杂志上发表了一篇关于他们的发现的论文,其中全面详述了模拟量子模拟器的情况。从这里开始的目标是扩大这些设备的规模,以解决量子计算中更复杂的问题。研究人员认为,这些模拟器将使他们能够解决那些过于复杂而无法在合理时间内用传统计算方法解决的数学模型。有了模拟量子模拟器,研究人员有了以前没有的"旋钮"可以转动。希望这将使他们能够理解并更好地解决构成量子物理学的复杂问题。模拟量子模拟器代表了量子计算的一种新的和创新的方法。随着最近的进步,可以看到更小的量子计算机被建造出来,人类可能很快就会比以前更多地了解量子物理学。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1342791.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1342791.htm

封面图片

研究人员发现了阻碍量子计算机发展的物理极限

研究人员发现了阻碍量子计算机发展的物理极限维也纳科技大学的研究人员发现,时间测量设备存在一种新的权衡,可能对大规模量子计算机性能设定硬性限制。尽管问题不紧迫,但我们将量子操作系统从原型发展为实用计算机将面临越来越大的挑战。时间的度量受到物理限制,其中一个限制是时间分割的精度。"时间测量总是与熵有关,"维也纳科技大学量子信息与量子热力学交叉研究小组负责人、高级作者MarcusHuber说。研究表明,除非有无限能量,否则快速计时钟最终会遇到精度问题。时钟要么运行得快,要么运行得精确,两者不能同时兼得。对于量子计算等技术而言,时间的准确性至关重要。粒子数量增加时,计算的时间变得更加有限。虽然其他因素也限制量子计算机的精度,但时间测量的基本极限也起着关键作用。量子计算机的未来稳定性和性能,可能取决于我们是否能够解决时间测量方面的物理障碍。——(概述)

🔍 发送关键词来寻找群组、频道或视频。

启动SOSO机器人