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  • IBM虚拟超级计算机解决了地球10亿人的喝水问题

    科学家们发现了一种新现象,能够使碳纳米管在特定条件下大幅提高滤水效率并降低成本,同时减少环境的影响。

    研究人员通过IBM 创建的一台虚拟超级计算机对纳米管这一在众多技术领域展现巨大潜力的材料进行了研究。基于 这台超级计算机的平台,可聚合由志愿者们贡献的计算设备闲置处理能力,即利用公益众筹计算力,以支持科学家进行尖端的模拟计算。

    碳纳米管 —— 一种采用类似于铅笔石墨的材料制成的微小的空心结构体,其体积非常小,因此可以滤除水流中的杂质。科学界最初认为,其狭窄的直径会减缓水流的速度。惊人的是,早期的实验表明,水在流经纳米管时,没有像预想的那样被阻碍。

    为了了解原因,由清华大学科学家领导的一支国际研究团队开展了一项史无前例的大规模计算模拟研究,并得到了 IBM全球网格大同盟(WCG, World Community Grid)的支持。科学界之前进行的模拟难以对实际水流速率进行研究,因为这需要成本更加高昂的计算力。

    新的模拟实验使用了巨大的计算力,揭示了在特定条件下,纳米管中原子的自然、随机热振动可能对水流产生显著的影响。研究人员发现,由于摩擦减少,这些被称为声子的振动可将水分扩散的速度增强 300% 以上。

    凭借对该现象的新的认识,研究人员现在希望优化纳米管并将它们运用于改进滤水和海水脱盐系统。随着全球淡水储备量的日益减少,经过改进、成本更低的纯化工艺可以帮助人们获得饮用水和灌溉用水。目前全球近10亿人缺少安全的饮用水。

    对这一现象的这一新的理解还能让我们更好地了解化学品和药品是如何穿过人体细胞壁上的微小通道,从而带来医学上的进步。通过进一步的研究,我们还可将这些发现用于改进淡水和盐水混合发电技术,即Osmotic Power 。

    过去十年里,全球约70万人和80个国家的460所院校提供的300多万台计算机和移动设备为WCG的重要项目提供了虚拟的超级计算力。自该计划开展以来,世界公共网格计算已支持了近20多个重要的研究项目,为科学研究贡献了超过100万年、价值4亿美元的计算时间,并且推动了癌症研究、艾滋病治疗、基因重组、太阳能和生态系统保护等各领域的重大科学进步。目前已完成了超过24亿项研究任务;每天处理的新任务数超过150万项。

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