超級電腦相助,海水過濾飲用技術可望加速

作者 | 發布日期 2017 年 11 月 13 日 7:15 | 分類 Big Data , 環境科學 , 自然科學 follow us in feedly

雖然地球 70% 的面積被水覆蓋,但能被人類使用的可飲用水只占了其中 3%,而之中大部分又以無法輕易使用的冰川、冰山等形式存在,因此缺乏飲用水一直是人類的重大議題之一。目前世界上有 12 億人口居住在水資源缺乏地區,美國智庫的一份報告預測 2030 年時世界用水需求將會高於供水 40%。



高效率淨化海水的奈米碳管

美國勞倫斯國家實驗室的科學家 Aleksandr Noy 花了很大的心力研究海水淡化的技術,他在 2006 年時突發奇想認為也許奈米碳管可以當作非常好的海水過濾器,只要洞口小到足以擋住鹽這種較大的粒子,但又大到夠讓水分子通過,水就能飲用,只要將夠多奈米碳管結合在一起,就能得到世界上最有效率的海水淡化器了。

(Source:Google

起初,Aleksandr Noy 的同事都認為這只是科幻情節,原因在於奈米碳管非常小,沒人能想像水如何通過,但 Aleksandr Noy 還是設置了簡單的實驗,結果驚訝的發現可行,並且過濾水的速度是目前海水淡化廠的 6 倍。

可惜的是要將設備規模化還需要更多研究,了解水分子和奈米碳管間的交互作用,而目前電腦的計算能力不足以進行如此細微的研究。

不過,Google 對此相當樂觀,他們在近期一篇新聞稿表示,人類即將進入一百億億級運算(exascale)的時代,擁有這種超級運算能力會大幅增加奈米碳管的海水淡化研究進度。事實上,不只海水淡化的研究,舉凡藥物研發、天氣預測等都會因超級計算能力受惠。

(Source:Google

一百億億級運算咸認是下一個世代超級電腦的運算能力,將比現今最快的超級電腦中國的神威太湖之光還快上 10 倍,世界各國也正競相打造下一代超級電腦。Google Brain 的科學家 George Dahl 說,「大幅提升運算能力將對材料科學、藥物研發、化學這些領域有巨大幫助。」這些領域都需要電腦建造分子模型,如果要分析每個分子,我們現有的計算能力非常慢。

George Dahl 將超級計算能力比擬為顯微鏡的發明,「全新的工具,讓我們能有全新的發現。」Dahl 說。

IBM 研究院科學家 Costas Bekas 也對超級電腦的發展非常樂觀,「雖然達到百萬兆級的運算能力也無法拯救世界,世界有太多問題了,但是百萬兆級的運算能力絕對可讓世界變得更好。」他說道,「一百億億級運算也不會是運算的終點,運算能力會持續增長,到時候我們的宇宙電腦模型精細程度可能達到原子層級。」

在勞倫斯國家實驗室,Aleksandr Noy 和他的實驗團隊準備著手下一個奈米碳管的海水淡化實驗,他對這項研究的未來也抱著信心。「擁有如此的運算能力,我們就能快速進行實驗前運行一些模擬,能幫助我們知道哪種方法不可行,讓我們專注所有的精力在可行的方法上。」Aleksandr Noy 說。

(首圖來源:Flickr/Ineke Huizing CC BY 2.0)

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