超级电脑相助,海水过滤饮用技术可望加速

作者 | 发布日期 2017 年 11 月 13 日 8:59 | 分类 大数据 , 环境科学 , 自然科学
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【Technews科技新报】虽然地球 70% 的面积被水覆盖,但能被人类使用的可饮用水只占了其中 3%,而之中大部分又以无法轻易使用的冰川、冰山等形式存在,因此缺乏饮用水一直是人类的重大议题之一。目前世界上有 12 亿人口居住在水资源缺乏地区,美国智库的一份报告预测 2030 年时世界用水需求将会高于供水 40%。



高效率净化海水的纳米碳管

美国劳伦斯国家实验室的科学家 Aleksandr Noy 花了很大的心力研究海水淡化的技术,他在 2006 年时突发奇想认为也许纳米碳管可以当作非常好的海水过滤器,只要洞口小到足以挡住盐这种较大的粒子,但又大到够让水分子通过,水就能饮用,只要将够多纳米碳管结合在一起,就能得到世界上最有效率的海水淡化器了。

(Source:Google

起初,Aleksandr Noy 的同事都认为这只是科幻情节,原因在于纳米碳管非常小,没人能想像水如何通过,但 Aleksandr Noy 还是设置了简单的实验,结果惊讶的发现可行,并且过滤水的速度是目前海水淡化厂的 6 倍。

可惜的是要将设备规模化还需要更多研究,了解水分子和纳米碳管间的交互作用,而目前电脑的计算能力不足以进行如此细微的研究。

不过,Google 对此相当乐观,他们在近期一篇新闻稿表示,人类即将进入一百亿亿级运算(exascale)的时代,拥有这种超级运算能力会大幅增加纳米碳管的海水淡化研究进度。事实上,不只海水淡化的研究,举凡药物研发、天气预测等都会因超级计算能力受惠。

(Source:Google

一百亿亿级运算咸认是下一个世代超级电脑的运算能力,将比现今最快的超级电脑中国的神威太湖之光还快上 10 倍,世界各国也正竞相打造下一代超级电脑。Google Brain 的科学家 George Dahl 说,“大幅提升运算能力将对材料科学、药物研发、化学这些领域有巨大帮助。”这些领域都需要电脑建造分子模型,如果要分析每个分子,我们现有的计算能力非常慢。

George Dahl 将超级计算能力比拟为显微镜的发明,“全新的工具,让我们能有全新的发现。”Dahl 说。

IBM 研究院科学家 Costas Bekas 也对超级电脑的发展非常乐观,“虽然达到百万兆级的运算能力也无法拯救世界,世界有太多问题了,但是百万兆级的运算能力绝对可让世界变得更好。”他说道,“一百亿亿级运算也不会是运算的终点,运算能力会持续增长,到时候我们的宇宙电脑模型精细程度可能达到原子层级。”

在劳伦斯国家实验室,Aleksandr Noy 和他的实验团队准备着手下一个纳米碳管的海水淡化实验,他对这项研究的未来也抱着信心。“拥有如此的运算能力,我们就能快速进行实验前运行一些模拟,能帮助我们知道哪种方法不可行,让我们专注所有的精力在可行的方法上。”Aleksandr Noy 说。

(首图来源:Flickr/Ineke Huizing CC BY 2.0)

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柯旂

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