1.1 Grand Challenges

Simulation physikalischer Vorgänge

• Wettervorhersage,
• Strömungssimulation statt Windkanal,
• Steifigkeitsanalyse statt Crash-Test,
• Fahr- und Flugsimulatoren (Realzeit).

Künstliche Intelligenz

• Schrifterkennung mit OCR,
• Sprachverarbeitung,
• Bildverarbeitung,
• logische Inferenzen in Expertensystemen,
• Gewichte-Updates in Neuronalen Netzen.

Bioinformatik

• Human Genom Project,
• Proteinstrukturvorhersage.

Computergrafik

• Visualisierung,
• Virtual Reality.

Zum Beispiel soll eine Wettervorhersage für eine Fläche von 3000 × 3000 Meilen innerhalb einer Höhe von 11 Meilen berechnet werden. Dieser Raum sei in Würfel mit einer Kantenlänge von ${\frac{1}{10}}$ Meile partitioniert. Somit ergeben sich (3000 × 3000 × 11)/0.1³ $\approx$ 10¹¹ = 100 Milliarden Würfel. Für eine 2-Tages-Simulation sei halbstündlich jeder Würfel mit etwa 100 Operationen upzudaten. Dies ergibt 10¹¹ · 96 · 100 $\approx$ 10¹⁵ = 1000 Billionen Instruktionen. Auf einem Rechner mit einem Gigaflopsprozessor ( 10⁹ Floating Point Operations per second) ergibt sich eine Gesamtzeit von 10⁶ Sekunden $\approx$ 277 Stunden $\approx$ 11 Tage. Eine Verdoppelung der Auflösung in den drei räumlichen Dimensionen und in der zeitlichen Dimension verlängert die Rechenzeit um den Faktor 16 auf insgesamt 6 Monate.