Расчет дифракционных решеток ускорили «искривлением пространства»

Расчет дифракционных решеток ускорили «искривлением пространства»

Физики из МФТИ и французского Университета Жана Монне предложили новый метод моделирования рассеяния света на дифракционных решетках. Алгоритм требует меньше ресурсов, чем традиционные подходы и оптимизирован для расчетов на процессорах обыкновенных компьютерных видеокарт. Это позволяет получить значительный прирост в скорости вычислений. Исследование опубликовано в Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, кратко о нем сообщает пресс-релиз, поступивший в редакцию.

Чем выше требуемая точность вычислений, тем больше параметров требуется учитывать при построении исходных условий. К примеру, в фотолитографии для микроэлектроники требуется точность вычислений, обеспечивающая нанометровые размеры будущих транзисторов. Принцип фотолитографии основан на пропускании света сквозь специальную литографическую маску с прорезями, при этом из-за дифракции каждый край прорези выступает вторичным источником излучения. Для таких систем уравнения Максвелла решаются численно, с определенной точностью, причем сложность вычислений быстро растет.

Авторы новой работы предложили новый подход к приближенному расчету картин дифракции от дифракционных решеток с продольными и поперечными насечками. По словам Алексея Щербакова, соавтор работы, старший научный сотрудник лаборатории нанооптики и плазмоники МФТИ, основную его идею можно проиллюстрировать так:

Исследователи отмечают, что новый алгоритм хорошо поддается распараллеливанию — его можно эффективно выполнять на нескольких вычислительных ядрах. Это делает его оптимальным для использования видеокарт — современные модули содержат сотни и даже тысячи ядер, способных выполнять вычисления одновременно. По словам физиков, при решении тестовых задач рассеяния света чип видеокарты GTX Titan оказался в десятки раз производительнее, чем процессор Intel Xeon E5640.

Прогресс в упрощении расчетов позволяет ученым моделировать все более сложные системы. К примеру, в 2015 году физики впервые смогли рассчитать свойства ядра кальция-48, что помимо усовершенствования алгоритмов потребовало еще и 15 миллионов процессоро-часов суперкомпьютера Titan. Также высокопроизводительные системы используют в моделировании внутриклеточной среды, фрагментов мозга и астрофизических объектов.

Владимир Королёв

N+1

Похожие новости:
Трудности с Наукой: о лабораторном модуле
Противоречивая информация поступает из разных источников относительно сроков запуска многоцелевого лабораторного модуля «Наука», который должен пополнить состав Международной космической станции (МКС), сообщает «The_Anonymous». По одним данным из открытых источников, этот космический аппарат должен ..
2012-04-24 1827 0 Научные открытия
0
Учёные совершили невероятный прорыв в исследовании ДНК
Учёными разработан новый перспективный метод, продвигающий персонализированную медицину, сообщает «LightNews». Совсем недавно учёный Йохан Хоффманн, доктор Гюнтер Рот и профессор Роланд Ценгерле из «Department of Microsystems Engineering» (IMTEK) при «Университете Фрайбурга» (University of Freiburg) смогли одновременно скопировать ..
2012-08-11 1830 0 Научные открытия
0
Японские физики-ядерщики нашли магическое число
Японские ученые утверждают, что нашли новое так званое «магическое число» — ключ к определению, когда ядро атома становиться стабильным. В ядерной физике магические числа — ряд натуральных чётных чисел, соответствующих количеству нуклонов в атомном ядре, при котором ..
2013-10-16 3253 3 Научные открытия
2
Ученые обнаружили мост из тёмной материи
Ученые объявили об обнаружении «моста» из тёмной материи.Астрономы из Мичиганского университета под руководством Йорга Дитриха провели измерения филамента из тёмной материи,который соединяет скопления двух галактик Abell222 и Abell223,которые от нас отстоят на 2.7миллиардов световых лет.Они полностью подтверждают существование тёмной ..
2012-07-6 2253 0 Научные открытия
0
Учёные открыли структуру молекулярного двигателя
Структуры и функции «молекулярного двигателя», который оказывает решающее значение на правильное функционирование органов человека, были выявлены в беспрецедентных деталях, сообщает «ВордАйти». В случае неисправности «молекулярного двигателя» у человека появляются такие заболевания, как рак, почечная недостаточность и остеопороз. Международная ..
2011-11-3 1794 0 Научные открытия
0
За 2011 год названы самые важные события в науке
В прошлом году в IT, а также научной отрасли произошли запоминающиеся события. Одно из главных событий – смерть Стива Джобса, который основал «яблочную» компанию. Многие считают, что Стив был тем, кто умел сделать разработки своей компании такими привлекательными ..
2012-02-3 1752 0 Научные открытия
0
ООН: состояние Земли быстро ухудшается
Планета Земля, состояние которой сильно ухудшилось за последние 60 лет, скоро достигнет критической черты, если мировые лидеры не пересмотрят подходы к развитию государств и использованию природных ресурсов, следует из доклада, опубликованного в среду Программой ООН по окружающей среде (ЮНЕП). В ..
2012-06-7 1525 1 Научные открытия
0
Учёные выяснили: вымершие динозавры столкнулись с огнём
Новое исследование показывает, что динозавры столкнулись с такой неожиданной опасностью, как огонь, сообщает «WordScience.org». Результаты исследования, опубликованные в журнале «Cretaceous Research» учёными из «Royal Holloway», Лондонского университета (University of London) и «Field Museum of Natural History» (Чикаго), показали, что во время ..
2012-04-4 1400 0 Научные открытия
0
Учёными совершён прорыв в изучении болезни Альцгеймера
Основные причины болезни Альцгеймера ещё не полностью изучены, но немало свидетельств указывает на накопление бета-амилоида — белок, являющийся токсичным для нервных клеток. Бета-амилоид образуется в результате деятельности ряда ферментов, один из них называется «BACE1». Большинство пациентов с болезнью Альцгеймера ..
2012-08-21 1577 0 Научные открытия
0
Science назвал знаменательные научные открытия 2011 года
Эксперты, которые работают в издании под названием Science, перечислили несколько наиболее существенных научных открытий, которые были сделаны в 2011 году. А специальные судьи выбирали из данного списка наиболее великое научное достижение, которое получило название «прорыв ..
2011-12-28 2236 0 Научные открытия
0
В Антарктиде стремительно распадается шельфовый ледник
Спутник «ESA Envisat» отмечает десять лет в орбите и продолжает наблюдать за отступлением одного из шельфовых ледников Антарктиды в связи с потеплением климата, сообщает «WordScience.org». Одним из первых наблюдений спутника после его запуска, произошедшего 1-го марта 2002-го года, был распад основной ..
2012-04-6 1600 0 Научные открытия
0
Ученые отозвали исследование о стволовых клетках
Японский ученый заявил относительно инновационного исследования о стволовых клетках, что результаты экспериментов должны быть отозваны из-за сомнений относительно качества, сообщает unitworld.net. В январе от ученых поступило заявление, что погружение клеток в кислоту может дешево и быстро преобразовать их в стволовые клетки. Но вопросы возникли из-за того, ..
2014-03-12 2116 0 Научные открытия
0
Прибор на МКС зафиксировал позитронные следы темной материи
Нобелевский лауреат Сэмуэль Тинг на пресс-конференции в Женеве озвучил первые результаты эксперимента по поиску темной материи, которые проводились на МКС при помощи магнитного альфа-спектрометра «AMS-02». Кратко они изложены в пресс-релизе на сайте ЦЕРНа. По словам Тинга, ученым удалось зафиксировать ..
2013-04-4 1955 0 Научные открытия
0
Впервые Млечный Путь показывает детали миллиардов звёзд
Впервые, на изображении зафиксированном международной командой астрономов можно заметить более, чем один миллиард звёзд находящихся в «Млечном пути», сообщает «WordScience.org». Учёные создали цветную картину, объединяя изображения инфракрасного света, полученные с телескопов, расположенных в северном и южном полушариях. ..
2012-03-30 1478 0 Научные открытия
0
Ученые открыли класс термоэлектрических материалов
Австрийские исследователи «вырастили» необычный термоэлектрический материал, который преобразует тепло в электрический ток и имеет несколько перспективных применений в промышленности. Группа ученых из Венского Технологического Университета в Австрии разработала супер-эффективный вид материала, который, как они утверждают, однажды может использоваться для превращения отработанного ..
2013-09-25 2010 0 Научные открытия
0