¿Cómo son las simulaciones de armas nucleares en una supercomputadora? ¿Genera una representación en video de una ubicación y una explosión nuclear? ¿O el resultado es una matriz de cuadros, gráficos y tablas de datos? ¿O es otra cosa?

Answer 1

No he hecho simulaciones de armas nucleares, pero he hecho simulaciones de supernovas, y la gente me dice que funciona de la misma manera.

Cuando ejecuta la simulación, no hay ninguna imagen bonita. Lo que ve es un archivo de registro que contiene solo información básica para que vea que la simulación se ejecuta normalmente. Esto suele ser salida de texto sin formato. Mientras se ejecuta la simulación, generalmente son archivos de datos masivos. Las ejecuciones pueden tomar mucho tiempo (tal vez una semana o dos), por lo que lo que debe hacer es verificar periódicamente los archivos de registro para ver que las cosas parecen estar funcionando bien.

Una vez que se realiza la simulación, carga los archivos en algún programa de visualización y esto genera tramas, tablas, videos. Por lo general, esto no se hace de manera demasiado interactiva, pero sucede que tiene un programa que carga los datos y luego genera mpeg. Escribir estos programas de procesamiento puede ser una molestia, y esto es algo para lo que Python es bueno.

Answer 2

La salida de la simulación, como siempre, puede generar un flujo de datos sin procesar. Estos datos en bruto se pueden procesar posteriormente utilizando una supercomputadora o un clúster de visualización para crear animaciones, gráficos y tablas.

Pero es importante tener en cuenta que la simulación de una cabeza nuclear es un tema multifacético. Puede interesarle estudiar un nuevo diseño de arma o la seguridad y eficacia de una ojiva envejecida, recuerde que el material nuclear se descompone con el tiempo y que una ojiva nuclear es un instrumento de precisión, que está sujeto a un conjunto muy estricto de parámetros de diseño.

En ese enlace puede ver algunos de los principios involucrados en el diseño de armas atómicas, y la necesidad de realizar simulaciones, diseño de armas nucleares. Uno de los primeros usos de las computadoras fue realizar simulaciones monte carlo de dispersiones de neutrones en la materia (método Monte Carlo). Obviamente hoy en día estas simulaciones pueden ser muy complejas, tal vez utilizando técnicas de dinámica de fluidos computacional para simular la compresión de los componentes de la cabeza nuclear durante la detonación y los efectos de la explosión en posibles objetivos.

Los dispositivos nucleares explosivos más allá del inmenso calor y las ondas de choque generaron grandes campos electromagnéticos, pulso electromagnético, en una variedad de frecuencias como rayos X, rayos gamma y otros, estas radiaciones pueden ser útiles, en términos militares, para desactivar equipos electrónicos. el rango y la intensidad de estos campos pueden hacer uso de costosas técnicas de simulación de propagación de campos de ondas electromagnéticas (ver electromagnetismo computacional).

Se pueden usar simulaciones para estimar las consecuencias nucleares (cantidad y tipo de materiales producidos) producidas por el dispositivo nuclear y la interacción de estos materiales con los vientos, el agua y el suelo para estimar el tamaño de las áreas contaminadas y la gravedad de esa contaminación.

Este enlace (Prueba de armas nucleares) ofrece un resumen de las diferentes pruebas a las que se someten las armas atómicas.

Los investigadores involucrados en el tema probablemente usen una combinación de gráficos, tablas y animaciones, pero independientemente del tema en cuestión, la presentación de los datos generados por simulaciones o cualquier otra fuente de datos debe elegirse con mucho cuidado para resaltar los efectos importantes y minimizar posibles malentendidos.

Answer 3

Guau. Mi primer trabajo fuera de la universidad fue trabajar en simulaciones de guerra submarina nuclear en, entre otras cosas, supercomputadoras.

Lamento matar tu zumbido, pero la salida parece grandes archivos de números. La batalla comienza segundo a segundo, las cosas se mueven, explotan, etc. Los archivos rastrean su posición de un momento a otro.

Usualmente no había necesidad de profundizar en los datos, el resultado importante era simplemente “¿quién está muerto? ¿Quién no?”

A partir de esto, los militares calcularían ‘proporciones de asesinatos’ y otras métricas de sonido bastante espeluznantes.

Solo cuando las proporciones de muertes eran muy inesperadas, los analistas necesitaban visualizar la batalla. Depuración, básicamente.

Por lo general, bastaría un simple dibujo lineal de arriba hacia abajo en 2-D (‘trazado de trazado’). A veces se usaba un diagrama de seguimiento en 3-D donde la altitud o la profundidad eran de interés.

Teníamos supercomputadoras vectoriales Cray a nuestra disposición, pero aquí viene otro buzz-kill:

Las supercomputadoras vectoriales requieren que un problema sea ‘vectorizable’, de lo contrario se conectan solo 5 veces más rápido a 1000 veces el costo. Nuestras simulaciones no eran vectorizables, para la profunda vergüenza de quien ordenó los Crays.

Nuestras simulaciones se ejecutaron de manera más efectiva en una red de estaciones de trabajo Sun baratas.

OK, puedo devolverte un poco tu rumor. De hecho, teníamos una habitación con un mapa proyectado de ‘tablero grande’ y escenas de batalla animadas en 3-D en máquinas de Silicon Graphics.

Esto sirvió para un único propósito: impresionar a los superiores del Pentágono que nos financiaron y de vez en cuando se detuvieron a visitarnos. Y vi muchas películas 😉

Answer 4

Primero, permítanme decir que no tengo autorización y que nunca intenté obtenerla, pero que había trabajado y conocía a los diseñadores de una serie de armas y dispositivos nucleares (no armados), y me invitaron a asistir a algunos de ellos sin clasificar. reuniones También es posible inferir algunas de las funciones de las simulaciones, pero los puntos de referencia publicados públicamente se utilizan para probar y, en algunos casos, comprar computadoras.

Existen dos tipos de simulaciones como existen dos tipos de pruebas: diseño y prueba de armas y efectos de armas (explosión, consecuencias, etc.). Alan tiene la funcionalidad básica que menciona Monte Carlo y CFD (realmente más propiamente hidrodinámica (necesita tomar cambios de estado (EOS: eqution of state)))). Por lo tanto, los códigos anteriores (MC) tienen muchas ramificaciones (sentencias if y ramas multidireccionales). La dimensionalidad de los códigos hidro varía de 1-D, 2-D, 3-D, y el tiempo varía en 3-D (y los requisitos de almacenamiento aumentan en estos exponentes). Pasó mucho tiempo antes de que ocurriera la simulación completa en 3-D porque la memoria era costosa. Pero no descarte la utilidad de los programas 1-D y 2-D. Si está familiarizado con la multiplicación de matrices, debería ver el número de operaciones que despega.

Entonces quieres saber la salida. Durante el período de tiempo más largo, no se utilizaron gráficos. Se emitió un pequeño número de números escalares (llamemos a uno de estos números “el rendimiento” del dispositivo), pero también se necesitaban muchos otros números para asegurar al lector que el cálculo se realizó correctamente. La mayoría de estos programas se escribieron en coma flotante, por lo que era importante monitorear la propagación de truncamiento de coma flotante o errores de redondeo (dependiendo del algoritmo o lenguaje). Pronto se examinaron tantos números, sí, obtuvo sus matrices y gráficos simples. También se observó la geometría del espacio alrededor del dispositivo o los átomos. Tan pronto se agregaron los gráficos (estos llegaron lentamente en los años 60 y 70). Luego, en los años 80, los gráficos y la memoria se volvieron lo suficientemente baratos como para incluirse en los paquetes. Un diseñador observa las ondas de choque y las transiciones, pero también examina el comportamiento de ejecución de un programa para darles la sensación de que el cálculo es de alguna manera consistente con la física conocida: algunos comportamientos son obvios, otros no tanto (hay que desarrollar Una especie de intuición cuántica consistente con la acción conocida a nivel subatómico.

Sea claro: el propósito de estas simulaciones no son imágenes bonitas sino rendimiento.