پردازش موازی به افزایش سرعت محاسباتی و تقسیم آن به کارهای کوچک‌تر در چندین پردازنده اشاره دارد. اگر محاسبات موازی یک تعریف کلی داشته باشد، همین “تقسیم کار” است. پردازش موازی از نظر محاسباتی باعث ایجاد تغییرات عمیق در تحقیقات دارویی، اکتشاف انرژی، تصویر برداری پزشکی و بسیاری از موارد دیگر می‌شود. در این مقاله به نمونه‌ای از کاربرد پردازش موازی پرداخته ایم.
کاربرد پردازش موازی در دنیای تکنولوژی
پردازش موازی به عنوان محاسبات موازی هم شناخته می‌شود. کاربردهای این فناوری شامل: اخترشناسی، ژئو پردازش، مدل سازی آب و هوا، کشاورزی، مدیریت مالی، اصلاح رنگ ویدئو، دینامیک سیالات، تصویر برداری پزشکی و کشف دارو است. پدر علم محاسبات موازی Huw هوو می‌گوید: اگر به جامعه علمی امروز نگاه کنید، رایانه‌های جدید مانند: ابر کامپیوتر‌های IBM Summit و Aurora عمدتا بر اساس پردازش موازی طراحی شده‌اند. این مدل در صنایع پزشکی و تجاری کاربرد بسیاری دارد که همه چیز را از کشف دارو گرفته تا شبیه سازی‌های بین ستاره‌ای و تکنیک‌های فیلم پس از تولید را تسهیل می‌کند. در اینجا چند مورد وجود دارد که نشان می‌دهد محاسبات موازی به بهبود نتایج و حل موارد غیر قابل حل قبلی کمک می‌کند.
کاربرد پردازش موازی در نجوم
نجوم به کندی حرکت می‌کند. میلیون‌ها سال طول می‌کشد تا ستاره‌ها با هم برخورد کنند، کهکشان‌ها ادغام شوند یا سیاه چاله‌ها اجرام نجومی را ببلعند به همین دلیل است که اخترشناسان و فیزیکدانان برای مطالعه این نوع فرآیندها باید به شبیه سازی‌های کامپیوتری روی بیاورند. و چنین مدل‌های پیچیده‌ای به توان محاسباتی عظیم نیاز دارند.
به عنوان مثال: پیشرفت‌های اخیر در مورد مطالعه یک سیاه چاله، به لطف یک ابر رایانه موازی اتفاق افتاد. با استفاده از ابر رایانه موازی محققان توانستند یک راز چهار دهه‌ای را حل کنند و ثابت کردند که درونی‌ترین قسمت ماده به دور آن می‌چرخد و سپس به درون آن فرو می‌ریزد. این کلید کمک کننده به دانشمندان برای درک بهتر نحوه رفتار این پدیده مرموز است.
محقق الکساندر چخوفسکی از دانشگاه نورث وسترن که با دانشگاه آمستردام و دانشگاه آکسفورد در این مطالعه همکاری می‌کند، می‌گوید: این جزئیات در اطراف سیاه چاله ممکن است کوچک به نظر برسند، اما آن‌ها به شدت بر آنچه در کهکشان به عنوان یک کل اتفاق می‌افتد تاثیر می‌گذارند. آن‌ها سرعت چرخش سیاه چاله‌ها را کنترل می‌کنند و در اخر می‌توانند متوجه شوند که سیاه چاله‌ها چه تاثیری بر کل کهکشان‌ها دارند.
کاربرد پردازش موازی در کشاورزی
هر ماه، وزارت کشاورزی ایالات متحده ارقام عرضه و تقاضا را برای تعدادی از محصولات عمده برآورد می‌کند. این پیش بینی‌های بسیار مهم می‌تواند بر زندگی افراد تاثیر بگذارد، از قانون گذارانی که در تلاش برای ثبات بازار هستند تا کشاورزانی که می‌خواهند امور مالی خود را مدیریت کنند. سال گذشته، محققان دپارتمان منابع طبیعی و علوم محیطی U of I با ترکیب داده‌های بیشتر محاسبات رشد محصول و اطلاعات آب و هوای فصلی و همچنین ارقام ماهواره‌ای پیش بینی استاندارد صنعت فدرال رزرو را در صدر قرار دادند.
کاربرد پردازش موازی در اقتصاد جامعه
مسائل اقتصادی جامعه: پردازش موازی برای مدل سازی اقتصاد یک جهان یا ملت استفاده می‌شود. سیستم برنامه‌ها که شامل دستگاه‌های محاسبه خوشه‌ای هستند، برای پیاده سازی الگوریتم‌های موازی در راستای بهینه سازی در انواع مدل‌های اقتصادی استفاده می‌شود.
کاربرد پردازش موازی در تجارت
محاسبات موازی اغلب در حوزه موسسات تحقیقاتی دانشگاهی و دولتی است. در صنعت بانکداری، معامله گران و صنعت سرمایه گذاری، ارزهای رمزنگاری شده این‌ها همه جوامع بزرگی هستند. که از پردازنده‌های گرافیکی زیادی برای کسب درآمد استفاده می‌کنند. محاسبات موازی نیز ریشه در دنیای سرگرمی دارد. زیرا GPUها در ابتدا برای بارهای گرافیکی سنگین طراحی شدند. همچنین برای صنایعی که به دینامیک سیالات محاسباتی متکی هستند، یک تحلیل مکانیکی است که چندین کاربرد تجاری بزرگ دارد.
نحوه استفاده از محاسبات موازی در تجارت
تقریبا تمام جنبه‌های اصلی بانکداری امروزی، از امتیازدهی اعتبار گرفته تا مدل سازی ریسک و کشف تقلب، با پردازنده‌های گرافیکی تسریع یافته است. به نوعی، انحراف از تجزیه و تحلیل سنتی مبتنی بر CPU اجتناب ناپذیر بود. یکی از اولین پذیرندگان JPMorgan Chase بود. که در سال 2011 اعلام کرد که تغییر از پردازش ترکیبی CPU به GPU-CPU محاسبات در مراکز داده خود را تا 40 درصد بهبود داده و 80 درصد صرفه جویی را به همراه داشته است. اخیرا ولز فارگو از پردازنده‌های گرافیکی انویدیا برای فرآیندهایی مانند: تسریع مدل‌های هوش مصنوعی برای ریسک نقدینگی و مجازی سازی دسکتاپ خود استفاده می‌کند.
نحوه استفاده از محاسبات موازی در مصرف انرژی
یکی از بزرگ‌ترین افراد در صنعت نفت در حومه هیوستون زندگی می‌کند که Bubba نام دارد. Bubba یک ابر رایانه (در میان سریع‌ترین‌های ابر رایانه‌های روی کره زمین) است که متعلق به شرکت ژئوپردازش استرالیایی Down Under Geo Solutions می‌باشد. پردازش داده‌های لرزه‌ای مدت‌هاست که به ارائه تصویر واضح‌تری از لایه‌های زیر زمینی کمک کرده است، که برای صنایعی مانند: نفت و گاز ضروری است. با این حال، ابر رایانه امروزه در حفاری انرژی عملا امری غیر معمول است. به ویژه هنگامی که الگوریتم‌ها مقادیر عظیمی از داده را پردازش می‌کنند تا به حفاری‌ها در استخراج زمین‌های دشوار مانند گنبدهای نمکی کمک کنند.
کاربرد پردازش موازی در پزشکی و کشف دارو
فناوری‌های نوظهور به روش‌های بی‌شماری چشم انداز پزشکی را تغییر می‌دهند، از واقعیت مجازی که دژنراسیون ماکولا (لکه‌ای زرد در چشم، نوعی بیماری چشمی است) را بهبود می‌بخشد تا پیشرفت‌ها در چاپ زیستی بافت است. چاپ زیستی شامل فناوری چاپ سه بعدی برای ساختن بافت‌ها و اندام‌ها می‌باشد. اندام‌ها، راه‌های بی‌شماری برای تاثیر بیشتر بر مراقبت‌های بهداشتی دارد. محاسبات موازی به پیشرفت‌های بیشتری کمک کند.
شرکت‌های تحقیقاتی پزشکی برنامه‌های متعددی را توسعه داده‌اند که از زیر ساخت بارگذاری قدرتمند GPUها استفاده می‌کنند. با انجام شبیه سازی روی برخی از قوی‌ترین رایانه‌های جهان، دانشمندان توانستند تا نحوه ارتباط انتقال دهنده‌های عصبی را بهتر درک کنند. از آنجایی که محاسبات موازی پیشرفته امکان مطالعه دقیق ماشین‌های مولکولی را فراهم می‌کند، می‌تواند کاربردهای عمده‌ای در مطالعه بیماری‌های ژنتیکی داشته باشد چیزی که محققان در حال حاضر به دنبال آن هستند.
نرم‌افزار پزشکی: پردازش موازی در پردازش تصویر پزشکی استفاده می‌شود. به عنوان مثال برای اسکن بدن انسان و اسکن مغز انسان، در بازسازی MRI برای تشخیص مهره‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.چگونه از محاسبات موازی استفاده می‌کنند: فراتر از رندر تصویر و تحقیقات دارویی، قدرت تجزیه و تحلیل داده‌ها در پردازش موازی نوید بخش سلامت عمومی است.
نتیجه گیری
در این مقاله با کاربرد پردازش موازی در صنعت‌های مختلف و مهمی آشنا شدیم و نقش آن را در انجام محاسبات درک کردیم. پردازش موازی روشی برای محاسبه اجرای دو یا چند پردازنده (CPU) برای رسیدگی به بخش‌های جداگانه یک کار کلی است. جدا کردن بخش‌های مختلف یک کار در میان چندین پردازنده به کاهش زمان اجرای یک برنامه کمک می‌کند. هر سیستمی که بیش از یک CPU دارد، می‌تواند پردازش موازی و همچنین پردازنده‌های چند هسته‌ای که امروزه معمولا در رایانه‌ها یافت می‌شوند، انجام دهد. دانشمندان از تکنولوژی پردازش موازی برای انجام محاسبات استفاده می‌کنند.
