ru_crunching | Entries tagged with c4cw

3 июля 2018 г.

Кратко:
Проект «Чистая вода» сделал захватывающее открытие о возможных применениях углеродных наноструктур для очистки воды, биомедицинских исследований и исследований энергии. Д-р Минг Ма, один из ученых проекта, недавно опубликовал документ, в котором кратко излагается текущий статус работы в этой области.

Команда Университета Цинхуа включает (слева направо) Минг Ма, Кунци Ван, Вэй Цао и Цзинь Ван. Не изображено: Яо Чэн

Д-р Минг Ма (проект «Вычисляем для чистой воды») в Университете Цинхуа недавно опубликовал статью в «Журнале микромеханики и микроинжиниринга» под названием «Механо-флюиды, основанные на углеродной наноструктуре». В этой статье подробно анализируются все последние исследования по текучести в углеродных наноструктурах, таких как углеродные нанотрубки и графеновые листы.

Углеродные атомы могут образовывать одноатомные толстые листы, известные как графен. Когда они закатываются в форму трубки, они называются углеродными нанотрубками. В последние годы в этих наноструктурах произошло оживление исследований, потому, что они имеют дело с очень маленькими атомными структурами, измеренными в нанометрах (миллиардные доли метра). Проект «Вычисление для чистой воды» является одним из примеров последних исследований в этой области: используя World Community Grid для симуляции потока воды через углеродные нанотрубки на беспрецедентном уровне детализации, исследовательская группа проекта обнаружила, что при определенных условиях некоторые виды естественных вибраций атомов внутри нанотрубок могут привести к 300%-ной скорости диффузии (своего рода потока) воды через нанотрубки.

Среди их многих удивительных свойств есть способность резко увеличить поток воды сквозь или за пределы наноструктур. Существует много исследований, чтобы понять, как это происходит и в конечном итоге, как наилучшим образом использовать это свойство для потенциальной очистки воды, опреснения воды и достижения других целей в биомедицинских и энергетических исследованиях. Остаются проблемы в том, как эффективно производить эти материалы и как корректировать их структуры для достижения наилучших результатов.

Вы можете прочитать документ по адресу http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6439/aaa782.

Спасибо всем, кто поддержал этот проект.

новость на англ.

paroh

Автор: команда Computing for Clean Water
22 января 2018 г.

кратко:
Международная команда исследователей была вдохновлена проектом Computing for Clean Water, чтобы сделать серию дальнейших симуляций, используя немного другую модель и изучая диффузию молекул кислорода, а также молекул воды. Узнайте об их результатах, подтвердивших работу, проделанную в World Community Grid, в этой статье.

Watch on YouTube

предистория проекта

Проект «Вычисление для чистой воды» был создан для более глубокого понимания на молекулярном уровне потока воды, пропущенного через новый класс фильтрующих материалов. Благодаря миллионам виртуальных экспериментов, которые команда смогла запустить на World Community Grid, они обнаружили условия, при которых вода может проходить через крошечные углеродные нанотрубки намного эффективнее. Это новаторское понимание фундаментального физического процесса может помочь улучшить доступ к чистой воде для миллионов людей посредством более эффективной фильтрации и опреснения воды, а также может иметь применение в чистой энергии и медицине.

Значение независимой проверки

Computing for Clean Water закончил 2017 год на высоте, с последующей парой публикаций [1,2], вдохновленной нашей оригинальной статьей в «Нанотехнологической природе» [3], в которой использовались данные, сделанные благодаря усилиям добровольцев.

История этих статей иллюстрирует важный момент в науке: ценность независимой проверки новых результатов. В этом случае международная команда с ведущим автором Эдуардо Крузом-Чжу в ETH Zurich была вдохновлена нашими результатами, чтобы сделать серию дополнительных симуляций. Команда использовала несколько другую модель потока воды, а также сосредоточилась на диффузии атомов кислорода в воде.

Эти авторы воспроизвели основной вывод нашей статьи, а именно положительное влияние фононов (колебаний атомов углеродных нанотрубок, индуцированных тепловой энергией) на диффузию воды в нанотрубках, и последствия этого для способов оптимизации такой диффузии через массив нанотрубок.

Однако эти авторы получили меньшее распространение диффузии, используя их модель, чем то, о чем мы сообщили в нашем исследовании. В области моделирования молекулярной динамики довольно часто наблюдаются некоторые изменения в зависимости от деталей используемых моделей. Итак, мы провели серию дальнейших симуляций, чтобы проверить надежность наших исходных результатов. Мы обнаружили, что влияние фононов на диффузию воды всегда велико по сравнению с расчетом без фононов, даже учитывая значительные различия в некоторых параметрах, используемых в нашей модели.

Различия между исследованиями

Существенное различие между двумя исследованиями относится к типу диффузии, который контролируется - мы рассматривали только молекулы воды, тогда как наши коллеги изучали также диффузию атомов кислорода. Их результаты показывают, что диффузия других молекул или ионов будет различной. Это различие - это то, что мы надеемся изучить в будущем, поскольку оно имеет последствия для того, насколько эффективно нанотрубками можно отфильтровывать нежелательные молекулы и ионы, например, ионы соли из морской воды.

Несмотря на то, что прекрасно видно, что наше основное открытие на World Community Grid подтверждено в этом новом исследовании и подтверждено нашими дальнейшими симуляциями, две новые статьи также являются важным напоминанием о том, что экспериментальные методы все еще необходимо разработать для изучения потока воды в отдельных нанотрубках. В конце концов, конечным арбитром важности симулированных результатов, подобных нашим, будут жесткие экспериментальные данные. Вы можете прочитать наш подробный ответ на новую статью здесь.

Тем временем мы благодарим всех участников World Community Grid в вычислениях для чистой воды, чтобы помочь получить исходные результаты, которые явно привлекают внимание научного сообщества.

оригинал на английском

paroh

Автор: Жерар П. Лермонт старший, M.B.A., M.S., Ph.D.
Университет Вирджинии
14 декабря 2017 года

Кратко:
Доктор Джерри Лермонт, главный исследователь проекта Computing for Sustainable Water, дает обновленную информацию о первичных результатах проекта, а также о том, как другие ученые могут получить доступ к данным.

История проекта

Проект «Вычисляем для экобезопасной воды» был создан для изучения влияния потенциальных методов управления на водохранилище Чесапикского залива, большого водораздела на юго-востоке Соединенных Штатов и получения более глубокого представления о том, какие действия могут привести к восстановлению, здоровью и экобезопасности водоразделов во всем мире.

Наши результаты

Проект завершен. Для всех участвующих в World Community Grid - искренняя благодарность вам! Проект начался тогда, когда тогдашний президент Обама издал распоряжение о восстановлении и поддержании качества водохранилища Чесапикского залива. Этот проект включал очень детальное моделирование залива с целью лучшего понимания влияния набора практик - фактически, лучших методов управления - на достижение этой цели.

Благодаря работе добровольцев World Community Grid, мы определили, что многие из широко используемых практик мало влияют на качество воды. Дело не в том, что эти практики не имеют внутренней ценности; скорее, это вопрос степени их влияния. В результате мы сделали эти результаты известными политикам на федеральном уровне США, а также на государственном и местном уровнях.

Трудно сказать, повлияют ли наши выводы на будущую политику, тем более что теперь у нас другой, менее активный подход к защите окружающей среды в Соединенных Штатах. Несмотря на это, мы гордимся нашим достижением через World Community Grid.

Дальнейшее чтение и данные

Пожалуйста, ознакомьтесь с веб-сайтом Computing for Sustainable Water. Там вы найдете новую, еще не опубликованную статью о проекте, озаглавленную «Влияние лучших методов управления качеством воды».

Для других ученых и других заинтересованных в глубоком погружении в данные, мы также создали документ, описывающий, как отформатированы результаты экспериментов и как запрашивать данные из конкретных экспериментов. Мы приглашаем всех, кто проводит исследования в этой области, использовать данные.

Для всех добровольцев Всемирной сети сообщества, которые пожертвовали на этот проект - спасибо!

оригинал на англ.

paroh

Автор: команда Computing for Clean Water
Университет Цинхуа
25 июля 2017 г.

Кратко
Д-р Минг Ma, один из первых членов исследовательской группы Computing for Clean Water, создал собственную лабораторию в Университете Цинхуа. Д-р Ма и его команда продолжают анализировать данные, полученные в результате проекта. Узнайте больше об их текущей работе и планах на будущее в этой небольшой новости.

коротко о сути проблемы

Проект «Вычисление для чистой воды» был создан для более глубокого понимания молекулярных потоков воды через новый класс фильтрующих материалов. Благодаря миллионам виртуальных экспериментов, которые команда смогла запустить на World Community Grid, они обнаружили условия, при которых вода может проходить через крошечные углеродные нанотрубки намного эффективнее. Это новаторское понимание фундаментального физического процесса может помочь улучшить доступ к чистой воде для миллионов людей посредством более эффективной фильтрации и опреснения воды, а также может иметь применение в чистой энергии и медицине.

Команда в Университете Цинхуа включает (слева направо) Минг Ма, Кунци Ван, Вэй Цао и Цзинь Ван. Не изображен: Яо Чэн

растущая команда

Прошел год с тех пор, как главный член команды доктор Минг Ма вернулся в Университет Цинхуа, Китай, после исследований в Университетском колледже Лондона и Тель-Авивском университете. В прошлом году, будучи доцентом кафедры машиностроения, д-р Ма нанял четырех новых исследователей в качестве членов команды при содействии профессора Цюаньшуй Чжэн, лидера команды Computing for Clean Water. Новые члены команды включают один постдоктор, доктор Вэй Цао; И три аспиранта: Джин Ван, Кунци Ван и Яо Ченг.

следующие шаги

Сейчас команда работает над двумя основными задачами. Первая задача - улучшить алгоритм, использованный в предыдущем исследовании (см. ссылку ниже) путем включения новых методов, разработанных в течение последних трех лет, и внедрения их в программное обеспечение молекулярной динамики LAMMPS. Вторая задача - исследовать новые системы с разрабатываемым алгоритмом. После завершения этих задач команда хочет представить новую интересную информацию в сообщество добровольцев.

Мы благодарим всех, кто поддерживал Computing for Clean Water, и надеемся снова работать с вами в ближайшем будущем.

ссылка

M. Ma, F. Grey, L.M. Shen, M. Urbakh, S. Wu, J.Z. Liu, Y.L. Liu, Q.S. Zheng, Water transport inside carbon nanotubes mediated by phonon-induced oscillating friction, Nature Nanotech., 10 (2015) 692-695

новость на англ.

thundersnatch.livejournal.com

11 августа 2016

Кратко:
Исследователи почти каждого проекта World Community Grid испытывали по крайней мере, одно существенное прозрение или «ага» момент. В этом видео исследователь Франсуа Грей описывает моменты двух "ага", которые помогли исследовательской команде Computing for Clean Water (вычисления для чистой воды) сделать их прорывное открытие в технологии фильтрации.

В какой-то момент почти каждая команда исследователей понимает, что они могут сделать больше, чем они изначально планировали, используя вычислительные мощности World Community Grid. Computing for Clean Water, который был поддержан 150000 добровольцами, использовали эту вычислительную мощность, чтобы обнаружить явление в области нанотехнологий, которые могут иметь применение не только для фильтрации воды, но и экологически чистой энергии и медицины.

В этом видео исследователь Computing for Clean Water Франсуа Грей обсуждает "ага" моменты исследовательской группы с Хуан Индо, менеджером программы World Community Grid, в ходе их презентации на South by Southwest Interactive 2016. Вы также можете послушать полное аудио их презентации здесь.

Watch on YouTube

новость на англ.

thundersnatch.livejournal.com

Автор: Хуан Хиндо
Руководитель проекта World Community Grid
2 мая 2016

Кратко:
Группа инноваторов и предпринимателей узнали о World Community Grid впервые на South by Southwest Interactive 2016, когда руководитель программы Хуан Хиндо и исследователь Франсуа Грей дали совместную презентацию о проекте Computing for Clean Water.

Благодаря голосам волонтеров и сторонников, влиятельная аудитория на крупной технологической конференции недавно узнала как добровольцы World Community Grid со всего мира оказывают поддержку исследовательских проектов для общего благосостояния с 2004 года, и услышала как эти добровольцы помогли ученым сделать прорыв, который может принести чистую воду миллионам.

Физик Франсуа Грей был исследователем Computing for Clean Water, проекта World Community Grid, который сделал важное открытие о потенциале нанотехнологий для более эффективной фильтрации воды. Он и я были в восторге иметь возможность представить результаты проекта - в том числе роль добровольцев, пожертвовавших свое неиспользованное время вычислительной мощности для данного исследовательского проекта - на South by Southwest Interactive 2016 - ежегодной конференции в Техасе. Эта конференция является одним из крупнейших технологических событий в мире и привлекает тысячи посетителей из многих областей. Наша презентация, чистая вода через краудсорсинг и нанотехнологии, помогла нам встретить людей, которые могли бы повлиять на будущее World Community Grid.

Франсуа и я приехал на конференцию из разных частей мира и было несколько часов, чтобы отрепетировать нашу презентацию лично после нескольких месяцев планирования с помощью телефонных звонков и электронной почты. Так как это было в первый раз на South by Southwest для нас обоих, мы также нашли время, чтобы взглянуть на другие выступления, такие как проект генеалогии городского жителя, усилия краудсорсинга по достижению целей развития Организации Объединенных Наций и блестящую речь штатского ученого о том, как привлечь добровольцев.

В нашей презентации мы надеялись, что World Community Grid будет иметь личное обращение к нашей аудитории, и это было сделано! Большинство участников были либо заинтересованы в гражданской науке или имели личную заинтересованность в проблемах очистки воды. На основе обратной связи, которую мы получили от участников, наша сессия была очень хорошо принята, и позже она была упомянута в статье торговой палаты США об организациях, продвигающих инновации для решения глобальных проблем.

Мы встретились со многими интересными людьми, в том числе несколькими волонтерами World Community Grid, которые вращались в кругу с Китом, Элом и Джонатаном из команды разработчиков World Community Grid. Мы также встретились избранным чиновником из Индии, который решает проблемы качества воды в Раджастане, главой гражданской науки крупной британской исследовательской организации рака, онкологом, который сейчас пишет для крупного издания, и многими другими. Встречи со всеми этими людьми помогли нам увидеть как World Community Grid воспринимается людьми, которые никогда не слышали о нем, а также давними волонтерами, которые знакомы с нашими целями и историей.

Watch on YouTube

Мы очень благодарны за поддержку World Community Grid волонтерами, которые сделали осуществили эту возможность не только путем голосования за нас в South by Southwest's Panel Picker, но и жертвуя их неиспользованное время вычислений для поддержкиComputing for Clean Water и других наших научно-исследовательских проектов за последние 11 лет. Мы будем продолжать искать возможности, чтобы делиться важной работой, которую делают наши волонтеры, и мы надеемся иметь возможность встретиться с большим количеством добровольцев на будущих мероприятиях.

новость (англ.)

thundersnatch.livejournal.com

Кратко:
Благодаря голосам от многих добровольцев World Community Grid мы были отобраны, чтобы присутствовать на South by Southwest 13-го марта 2016 года в Остине, штат Техас.

Что общего между чистой водой, нанотехнологией, добровольными вычислениями и самой большой группой добровольцев в мире? Все они являются частью презентации World Community Grid в этом году на South by Southwest Interactive conference (SXSW).

Доктор Франсуа Грей, исследователь проекта Computing for Clean Water (вычисляем для чистой воды), будет сотрудничать с Хуаном Хиндо, менеджером проекта World Community Grid. Вместе они будут говорить о том, как команда Computing for Clean Water, использовала World Community Grid, чтобы имитировать поток воды через углеродные нанотрубки. Это привело к прорыву понимания фундаментальных физических процессов, которые могут привести к улучшению доступа к чистой воде для миллионов людей во всем мире.

Watch on YouTube

Консультативный совет SXSW и сотрудники получили более 4000 предложений от людей, обращающихся, пристутствовать на этом влиятельном событии. SXSW позволяет общественности голосовать за презентации, которые в конечном итоге включены. Благодаря значительному числу голосов и поддерживающих комментариев сотен добровольцев World Community Grid мы были выбраны и теперь новая и влиятельная аудитория услышит о силе и потенциале добровольных вычислений.

"World Community Grid всегда наслаждался его ролью в оказании помощи передовым ученым ускорить свою работу путем привлечения нашей большой группы страстных добровольцев," говорит Хиндо. "Мы очень рады этому шансу представить наше сообщество участникам SXSW со всего мира, и мы очень благодарны всем добровольцам, которые помогли сделать это возможным."

Если вы будете присутствовать SXSW в этом году, мы надеемся видеть Вас! Расскажите о нашей презентации, делясь этой ссылкой.

Оригинал новости (англ.)

thundersnatch.livejournal.com

Watch on YouTube

thundersnatch.livejournal.com

Согласно статье, опубликованной сегодня в журнале Nature Nanotechnology, ученые обнаружили явление, в котором использование углеродных нанотрубок, при определенных условиях, может потенциально привести к более эффективной фильтрации воды с меньшими затратами и меньшим воздействием на окружающую среду.

Изучение исследователями нанотрубок - материала, который является многообещающим для различных технологий - было проведено в виртуальном суперкомпьютере, созданного IBM (NYSE:IBM), в котором добровольцы пускают по каналу излишнюю процессорную мощность их вычислительных устройств ученым для использования в проведении моделирования.

Углеродные нанотрубки - миниатюрные, полые конструкции из материала, связанного с графитом в карандашах - настолько малы, что они могут отфильтровывать примеси из воды, протекающей через них. Научное сообщество первоначально ожидало, что их узкие диаметры замедлят поток воды. Неожиданно, ранние эксперименты намекнули, что вода не задерживается ожидаемым образом, проходя через нанотрубки.

Чтобы понять почему, уважаемая группа международных исследователей во главе с учеными университета Цинхуа предприняли беспрецедентное, массивное компьютерное моделирование, на мощностях World Community Grid IBM, чтобы найти то, что было за этим сюрпризом. Предшествующие моделирования, выполненные в научном сообществе не смогли изучить процесс реального потока воды, поскольку это потребовало бы значительно более дорогую вычислительную мощность, чем обычно доступная.

Новые расчеты проводились с использованием больших вычислительных мощностей в crowdsourced World Community Grid компании IBM, который показал, что при определенных условиях, естественные, случайные тепловые колебания атомов в нанотрубках может оказать существенное влияние на воду, проходящую через них. Исследователи обнаружили, что эти колебания, называемые фононами, могут фактически увеличить скорость диффузии воды - вид потока - более чем на 300%, в результате снижения трения.

Исследователи во главе с Центром нано и микро механики в Университете Цинхуа в Пекине выполнили обширные моделирования, используя пожертвованные, излишки вычислительной мощности IBM в World Community Grid, которая впрягла три миллиона связанных компьютеров от более чем 700000 "граждан-ученых" добровольцев по всему миру. Почти 100 млн вычислений, выполненные виртуальным crowdsourced (толпоисточниковым?) суперкомпьютером IBM для вычисления проекта Computing For Clean Water стоило бы $ 15 миллионов долларов, если бы они были выполнены коммерчески и заняли бы более 37000 лет, если бы они были выполнены на однопроцессорном ПК. Вместо этого, работа была завершена без каких-либо затрат для ученых и за незначительное время.

С этим обретенным пониманием феномена, исследователи надеются оптимизировать нанотрубки и применить их для улучшения фильтрации воды и опреснения морской воды. Так как запасы пресной воды сокращаются по всему миру, улучшенный и менее дорогостоящий процесс очистки может помочь утолять жажду и выращивать сельскохозяйственные культуры. Почти один миллиард человек во всем мире не имеют доступа к безопасной питьевой воде.

Новое понимание этого явления также может привести к лучшему пониманию того, как химические вещества и лекарства проходят через крошечные каналы в стенах клеток человека, что может привести к улучшениям лекарств. При дальнейшем исследовании, также может быть возможным применить эти выводы для улучшения процесса, который создает энергию, когда пресная вода и морская вода смешиваются, процесс, известный как осмотическая энергия.

Международные сотрудники, которые способствовали этому важному открытию включают исследователей из университета Цинхуа, Университетского колледж Лондона, Тель-Авивского университета, Женевского университета, Университета Сиднея, Университет Монаш, и Сиань Транспортный Университета.

"До нашего проекта, моделирование течения воды в углеродных нанотрубок могло быть осуществлено только при нереально высоких условиях расходов", говорит Quanshui Чжэн, директор Центра Университета Цинхуа для нано и микро механики. "Благодаря crowdsourced World Community Grid компании IBM , проект Computing For Clean Water может распространить такие моделирования для исследования скорости потока всего несколько сантиметров в секунду, характеристик для рабочих условий реальных нанотрубок фильтров".

Статья полностью. (англ.)