Неожиданная сфера применения графических процессоров NVIDIA - ускорение моделирования невидимых материалов. Эти так называемые «метаматериалы» (metamaterials) пока существуют только в проекте благодаря усилиям физика-теоретика Сэра Джона Пендри (John Pendry) из Лондонского Имперского Колледжа.
Идея уже вызвала восторг у Аттика Дэвуда (Attique Dawood), преподавателя Государственного Университета Информатики и Новых Наук в Исламабаде. Другие заинтригованы не меньше. Плащ-невидимка совсем скоро может стать реальностью. Разрабатываемые метаматериалы смогут использоваться для отклонения света от объекта, что позволит этому объекту исчезнуть из зоны видимости наблюдателя. Такой фокус встречается во многих книгах и фильмах, например: в «Гарри Поттере», «Звездном Пути» и «Властелине Колец».
Их также можно использовать для создания линз, которые позволяют видеть объекты, размеры которых меньше, чем длина волны света. Такие линзы позволят исследователям наблюдать за объектами, не видимыми невооруженным глазом.
Все эти идеи существуют давно, но пока только на бумаге. Г-н Пендри, создатель этого направления в науке, уже смоделировал невидимые материалы. А команда китайских ученых развила идею еще глубже и смоделировала материалы, которые позволяют наблюдателю смотреть сквозь них, оставаясь при этом невидимым для противоположной стороны.
Основная проблема всех этих проектов – вычислительные ресурсы. Для моделирования таких материалов требуется огромная вычислительная мощь. По словам г-на Дэвуда, даже на простую модель может уйти много часов при использовании таких научных инструментов, как MatLab.
Создание материалов, которые способны менять траекторию лучей света, может спровоцировать создание совершенно новых материалов.
Заядлый геймер Аттик Дэвуд, в свободное время занимающийся продвижением игрового проекта с открытым исходным кодом, обратился к технологии CUDA и графическим процессорам NVIDIA, чтобы ускорить работу по созданию метаматериалов. Дэвуд сфокусировался на двух задачах. Первая – это создание пластины, которая поглощает электромагнитное излучение и не отражает свет.
Вторая еще интереснее – создание цилиндрической мантии, которая заставляет свет огибать ее так, чтобы сделать человека или объект в этом покрове невидимым. Именно эта задача была впервые озвучена и разработана г-ном Пендри.
Аттик Дэвуд обнаружил, что с помощью графических процессоров можно смоделировать траекторию прохождения лучей света над материалами в 10-15 раз быстрее, чем с помощью CPU. Причем, чем больше задача, тем больше выигрыш в скорости ее решения.
Аттик Дэвуд, который в следующем году планирует начать работать над диссертацией по метаматериалам, хочет построить кластеры на базе GPU и CPU, чтобы сделать процесс моделирования метаматериалов более эффективным. Такие симуляции очень важны для перехода на следующий уровень – уровень создания реальных вещей. «Это самый трудоемкий этап, и нужно быть абсолютно уверенным в работоспособности проекта перед началом производства», - говорит г-н Дэвуд.