• Суперкомпьютеры и клеточные мембраны (заключительная часть)

    • Translation

    источник изображения

    В молодости Клаус Шультен воображал, что станет танцором, и будет жить не полагаясь ни на что, кроме собственного разума и тела. "Но танцор из меня вышел никудышный, – вспоминает он. – Итак, следующим вариантом жизненного пути для меня была теоретическая физика. Только я, карандаш, бумага, ну и ластик, разумеется."

    Строго говоря, эта мечта тоже сорвалась. Но сегодня Шультен полагается на самое мощное и дорогое вычислительное оборудование в мире для применения вычислительной физики к моделированию биологических систем. Его последняя работа включала молекулярное моделирование целой органеллы, которая преобразует энергию света в химическую энергию внутри фотосинтезирующей бактерии.

    Читать далее
  • Суперкомпьютеры и клеточные мембраны 3

    • Translation

    источник изображения

    В 1992 году Клаус Шультен столкнулся с большой дилеммой, за которую был бы благодарен любой ученый. Как лучше потратить полмиллиона долларов на оборудование?

    Читать далее
  • Суперкомпьютеры и клеточные мембраны 2

    • Translation

    (Визуализатор VMD в связке с проектором и управлением жестами, 1994 г.)

    С самодельным параллельным суперкомпьютером в рюкзаке Клаус Шультен терпеливо ждал в чикагском аэропорту О'Хара, надеясь, что после прибытия из Германии ему не составит труда пройти таможню. Это было летом 1988 года, и Шультен собирался начать новую работу в Университете Иллинойса. В разгар холодной войны, когда напряженность между США и Советским Союзом достигла наивысшего пика, суперкомпьютеры вызывали у администрации Рейгана большой ужас. Хотя Рейган, находясь на своем посту, усилил гонку вооружений и все сопутствующие ей технологические достижения, он хотел, чтобы бурно развивающиеся разработки суперкомпьютеров не попали в руки Советов, которые могли бы создать более совершенное оружие.

    Читать далее
  • Суперкомпьютеры и клеточные мембраны

    • Translation

    источник изображения

    В 1944 году физик Эрвин Шредингер, один из основателей современной квантовой механики, опубликовал небольшую книгу, которая изменила ход современной биологии. "Что такое Жизнь?" – лихо вопрошает заголовок. Могут ли события внутри живого организма быть объяснены исключительно физикой и химией? – Да, могут, – отвечает Шредингер. "Неспособность современной физики и химии объяснить такие события вовсе не дает оснований сомневаться в том, что они могут быть объяснены этими науками в будущем."

    Эта мысль привлекла поколения ученых-физиков к биологии и стала поводом создания таких коллабораций как Theoretical and Computational Biophysics Group под шефством Клауса Шультена. Это объединение экспериментальных биологов и кафедр физики, химии, биохимии, клеточной и молекулярной биологии из Иллинойского университета в Урбана-Шампейне с лабораториями по всему миру. Особую роль в группе занимают профессиональные программисты – ПО разработанное группой используется научными сотрудниками по всему миру.

    Это история об исследователях, которые пытаются понять таинства жизни, воспроизводя их силами компьютерного моделирования и о становлении вычислительной биологии как таковой.

    Читать далее
    • +12
    • 3.5k
    • 2
  • Единый математический язык для физики и инженерного искусства в 21 веке

    • Translation

    Конец 18-го и 19-й век были временем колоссального прогресса в математике. Величайшие умы тысячелетия вводили все новые математические системы и языки, такие как алгебры Клиффорда и Грассмана. Хотя эти алгебры вызвали значительный интерес, в то время они воспринимались как подспорье более прямолинейной и более общеприменимой векторной алгебры Гиббса. Это было фактически концом поисков объединяющего математического языка и началом распространения новых алгебраических систем, создаваемых по мере необходимости; например, спинорная алгебра, матричная и тензорная алгебры, дифференциальные формы и т. д.

    В этой статье мы реализуем возрождение алгебр Клифорда и Грассмана в виде структуры, известной как геометрическая алгебра (ГА). Это понятие было впервые введено в середине 1960-х годов американским физиком и математиком Дэвидом Хестенсом. Прошло 40 лет, но есть признаки того, что его утверждение о том, что ГА является универсальным языком для физики и математики, теперь начинает принимать все более явственные очертания. Во всем мире растет число групп, которые применяют ГА к целому ряду проблем из многих научных областей, обеспечивая чрезвычайно мощную математическую структуру, в которой могут быть выражены самые передовые концепции квантовой механики, теории относительности, электромагнетизма и т. д. При этом, утверждается, что ГА также достаточно проста для преподавания школьникам! В этой статье мы рассмотрим развитие и недавний прогресс ГА и обсудим, действительно ли она является объединяющим языком для физики и математики 21-го века. Примеры, которые мы будем использовать для иллюстрации, будут взяты из ряда областей физики и техники.

    Читать далее
  • Почему электрон непременно должен упасть на ядро?

    • Tutorial

    На "Постнауке" недавно вышел объемистый и красочный гид по квантовой механике. Наверное, самый замечательный момент заключается в том, что интервью брались у разноплановых специалистов, а вопросы частично пересекались, что дает возможность посмотреть на тему с разных позиций.

    Как всегда, во время исторического экскурса упоминался кризис классической физики начала двадцатого века, и одним из примеров была модель атома Эрнеста Резерфорда. Планетарная модель, так легко понимаемая и принимаемая в школьные годы, оказывается содержит в себе фатальный изъян. Оценим, как долго протянет планета-электрон в атоме водорода и попробуем его спасти аппаратом теории волны-пилота, касательно которой в последнее время наблюдается взрывной рост количества публикаций.

    Читать далее
  • Как возникают электромагнитные волны

    • Tutorial


    Bremsstrahlung ("тормозное излучение") — ударная волна света, которая генерируется, когда заряженные частицы "застревают" в твердом теле (классический процесс генерации излучения в рентгеновских вакуумных трубках).


    Для многих вполне естественно ассоциировать электрическое и магнитное поля с векторами и силовыми линиями. Но как этими математическими объектами описать волны? Когда они возникают? Ответы на эти вопросы можно получить с помощью школьных формул с щепоткой специальной теории относительности.

    Читать дальше →
  • Javis v0.3 и анимация рядов Фурье

    • Translation
    • Tutorial


    Прошло уже достаточно времени с релиза Javis v0.2, что обсуждалось в соответствующем посте. Там я дал представление о потенциальном будущем этого графического пакета. Мы наконец-то выпустили v0.3, и будущее стало стандартом по умолчанию.


    Просто перечислять все изменения, которые мы ввели, вероятно, было бы довольно скучно, так что лучше я создам аккуратную анимацию, а по пути буду объяснить некоторые удивительные штуки про ряды Фурье.

    Читать дальше →
    • +33
    • 4.9k
    • 3
  • Визуализация Пи, Тау и простых чисел

    • Translation
    • Tutorial


    источник изображения


    Возможно, вы видели предыдущий пост, где были предоставлены визуализации первых 1000 цифр $\pi, \tau$ и $\sqrt{2}$. Он возник в результате небольшого спора о том, лучше ли $\tau$, чем $\pi$. По этому поводу идут бесконечные дебаты, и я подумал, что могу пошутить по этому поводу. В этом посте я хочу показать, как создать визуализации, и надеюсь, что вы захотите попробовать удивительный пакет Luxor.jl после прочтения. Вчера я начал читать туториал, и это потрясающе! В прошлый раз визуализация делалась на Javascript, и я подумал, что этот аккуратный маленький проект сойдет, чтобы начать изучать Луксор. Как уже упоминалось в let me be your mentor: я думаю, что очень важно иметь такие маленькие проекты, чтобы освоить новый инструмент.

    Читать дальше →
  • Debugging в Julia — два способа

    • Translation
    • Tutorial


    скришнот из metal slug 3


    2020 год — это определенно год странностей. Мой код тоже часто включает в себя некоторые странные ошибки. И в данном посте я хочу показать вам несколько методов отладки кода на языке julia.

    Читать дальше →
  • Что ученые должны знать о железе для написания быстрого кода

    • Translation
    • Tutorial


    источник изображения


    Программирование сегодня используется во многих областях науки, где отдельным ученым часто приходится собственноручно писать код для своих проектов. Для большинства ученых, однако, компьютерные науки не являются их областью знаний; они изучили программирование по необходимости. Я считаю себя одним из них. Хотя мы можем быть достаточно хорошо знакомы с программированием со стороны софта, мы редко имеем даже базовое представление о том, как железо влияет на производительность кода.


    Цель этого урока — дать непрофессиональным программистам краткий обзор особенностей современного оборудования, которые нужно понимать, чтобы писать быстрый код. Это будет дистилляция того, что мы узнали за последние несколько лет. Этот учебник будет использовать Julia, потому что она позволяет легко продемонстрировать эти относительно низкоуровневые соображения на высокоуровневом интерактивном языке.

    Читать дальше →
    • +26
    • 8.3k
    • 7
  • Julia готова для прода

    • Translation


    автор картинки


    Сейчас мне хочется поделиться своими выводами сделанными после нескольких бесед, в которых я участвовал на JuliaCon 2020.


    Я потратил уже 20 лет на развертывание в корпоративных средах проектов связанных с наукой о данных (тогда она так еще не называлась, но мы уже обучали нейронные сети делать прогнозы), и у меня есть много коллег, которые глубоко занимаются разработкой корпоративного программного обеспечения. Процитирую Томаша Ольчака, который воистину является армией из одного человека во время реализации сложных корпоративных проектов:


    Джулия быстра и имеет очень хороший синтаксис, но ее экосистема недостаточно зрела для использования в серьезных производственных проектах.

    В течение многих лет я бы с этим согласился, но после JuliaCon 2020, я думаю, мы можем с уверенностью заявить, что


    Джулия готова идти в производство!

    Читать дальше →
  • Простое и строгое доказательство 26/10 измерений в теории струн

    • Translation


    … вы нигде не найдете.


    По крайней мере, у меня не получилось сделать его таковым. Требование определенного и большого числа пространственно-временных измерений (26 для более простой бозонной теории струн и 10 для более сложных суперструн) это один из наиболее неправильно понимаемых аспектов, который, собственно, является основным источником негативных чувств к данной теории. Придется очень постараться, чтобы объяснить происхождение этих странных чисел неспециалистам.

    Читать дальше →
    • +25
    • 16.2k
    • 9
  • Непристойное приложение


      В приложении к статье путь частицы предоставлены вырезанные материалы: интегралы по траекториям, двухщелевой эксперимент на холодных атомах неона, кадры телепортации частиц и прочие сцены жестокости и сексуального характера.

      Читать дальше →
    • Путь частицы или волна-пилот наносит ответный удар

        Как так вышло, что одна из самых практичных и интуитивно понятных интерпретаций квантовой механики стала маргинальной? Всё довольно прозаично: предрассудки, конформизм и коммунисты...


        Читать дальше →
      • Самая реалистичная интерпретация квантовой механики


          В середине прошлого века при моделировании физических систем возникла концепция клеточных автоматов, порождающих удивительное многообразие из простых правил. Совершенно естественен соблазн обобщить подобными структурами фундаментальные законы природы. И, казалось бы, нарушение неравенств Белла закрыло подобным моделям путь в квантовую механику. Но только если не брать во внимание одну лазейку...

          Читать дальше →
        • Расставляя все точки над «пси»


            При планировании нескольких статей так или иначе связанных с квантовой механикой было решено вынести обсуждение ряда технических вопросов, философских споров и досужих мифов в отдельную статью. Речь пойдет о самом сложном и интересном инструменте человеческого интеллекта — квантовой теории.

            Читать дальше →
          • Julia и квантовые вычисления

            • Tutorial


            Мы представляем Yao (статья), пакет с открытым исходным кодом Julia для решения практических задач в исследованиях квантовых вычислений. Имя Yao происходит от первого китайского иероглифа, означающего унитарность (幺正).

            Читать дальше →