Oxford Üniversitesi’nde bilim adamları, türbülanslı sistemleri olasılıkla modellemek için yeni bir yöntem geliştirdiler. Bu teknoloji, kaotik sistemleri incelemek için bilgi işlem hidrodinamiğinde devrim yaratabilir ve yeni ufuklar açabilir.
Uzun süre türbülanslı sıvı akışlarının dinamiklerinin tahmini, bilim adamları ve mühendisler için önemli bir görev olarak kaldı. Bununla birlikte, modern bilgi işlem teknolojilerini kullanmak bile, en basit türbülanslı akışlar dışında, doğrudan ve doğru modellemesi imkansız kaldı. Bunun nedeni, türbülansın kasırga ve kaotik ve öngörülemeyen bir yolla etkileşime giren çeşitli şekil ve boyutların türbülansıyla karakterize edilmesidir. Mühendislik veya hava tahmininde kullanım için, bu dalgalanmalar en güçlü süper bilgisayarlar tarafından bile doğru bir şekilde modellenemez.
Hamburg, Pittsburgh ve Cornell’den meslektaşlarıyla birlikte çalışan Oxford’dan araştırmacılar, sorunu bu türbülanslı titreşimlerin doğrudan çözülmesi ve modellenmesi ihtiyacını tamamen önleyecek şekilde yeniden şekillendirdi. Dalgalanmaları doğrudan simüle etmek yerine, bunları olasılık dağılımının işlevine uygun olarak dağıtılan rastgele değişkenler şeklinde sundular. Bu tür olasılık dağılımlarının modellenmesi, türbülanslı titreşimlerin kaosunu detaylandırmadan akışın tüm önemli özelliklerini (örneğin, kaldırma gücü ve direnci) çıkarmayı mümkün kıldı.
Tipik olarak, türbülans olasılıklarının dağılımlarının modellenmesi, klasik yöntemleri kullanılarak imkansız olan Fokker planının çok boyutlu denklemlerinin çözülmesini gerektirir. Bu engelin üstesinden gelmek için ekip, Oxford Üniversitesi’nde geliştirilen kuantum hesaplamalarından esinlenen bilgi işlem teknolojisi uyguladı. Bu yöntem, modellemelerini mümkün kılan hiperzazht formatında türbülans olasılıklarının dağılımlarını temsil etmek için tensör ağlarını kullanır.
Çalışma sırasında, aynı işlemci çekirdeği üzerinde çalışan kuantum tarafından kabul edilen hesaplama algoritması, bir süper bilgisayar üzerinde birkaç günlük çalışma için eşdeğer klasik algoritmayı alacak hesaplamalar için sadece birkaç saat istedi. Gelecekte, tensör işlemciler ve hataya dayanıklı kuantum yongaları gibi özel ekipmanlarda tensör ağlarının kuantuma güvenilebilir bir algoritmasını başlatırken daha da büyük başarılar bekleniyor.
Araştırmacılara göre, bu yaklaşım sadece türbülansın modellenmesi üzerindeki mevcut kısıtlamalardan şüphe etmekle kalmaz, aynı zamanda açıklanabilecek diğer kaotik sistemleri modellemenin yolunu açar.
Oxford Üniversitesi Fizik Fakültesi’nden Dr. Nikita Guryanov, şunları kaydetti: “Gösterilen ve gelecekteki hesaplama avantajı, bilimsel araştırma için sadece yeni, daha önce erişilemeyen türbülans fiziği alanlarını açmakla kalmaz, aynı zamanda hesaplama kodlarının görünümünü de gösterir. Yeni nesil hidrodinamik. Bu, hava tahminlerimizi iyileştirebilir, arabalarımızı daha aerodinamik hale getirebilir, kimya endüstrisinin etkinliğini artırabilir.
