27.02.2009, Cumhuriyet Gazetesi - Bilim ve Teknik

BİLKENT'te Dünyanın En Büyük Bilişimsel Elektromanyetik Problemi Çözülüyor

Bilkent Üniversitesi Rektörlüğü'ne bağlı olarak kurulan Bilişimsel Elektromanyetik Araştırma Merkezi (BiLCEM) her türlü elektromanyetik uygulamada karşılaşılan karmaşık problemlerin bilgisayarlar ve bilişim olanakları kullanılarak çözülmesinde bir dünya merkezi oldu ve bu alanda rekorlara imza atıyor.

Bilişimsel elektromanyetik disiplininin, iletişim, elektronik, tıbbi görüntüleme, antenler, elektromanyetik uyumluluk, uzaktan algılama ve nanoteknoloji gibi gerçek yaşamda önem taşıyan pek çok alanda uygulamaları mevcuttur. Gerçek yaşamda önem taşıyan problemler, hem karmaşık, hem de büyük problemlerdir. Bu çeşit problemleri yüksek doğrulukla çözüp bilime ve insanlığa yararlı sonuçlar elde edebilmek için çok büyük matris denklemlerinin çözümünün başarılması gerekir. 2006 yılından başlayarak, bilişimsel elektromanyetikte dünyanın en büyük matris denklemleri BiLCEM'de çözülüyor.

BiLCEM'in 2006'dan günümüze kadar arka arkaya kırılmış olan pek çok dünya rekoru var. Örneğin, Eylül 2008'de çözülmüş olan dünyanın en büyük elektromanyetik problemi 205 milyon bilinmeyen içermektedir. İki bilinmeyenli iki denklem, üç bilinmeyenli üç denklem çözmeye benzer bir şekilde, 205 milyon bilinmeyen içeren 205 milyon adet denklemin çözümü gerçekleştirildi. Bir başka deyişle, dünya rekorunu kırabilmek için 205,000,000x205,000,000 boyutlarında dev bir matris denkleminin çözülmesi gerekmiştir. Böyle bir matrisin her elemanını 1 cm2 içine sığdırabilseydik, (2050 km)x(2050 km) boyutlarındaki matrisin alanı Türkiye yüzölçümünün beş katından fazla olurdu.

BiLCEM'in rekorları neden önemli?
Bilişimsel elektromanyetik alanında dünyanın en büyük problemlerini çözebilmek, BiLCEM'e bazı uygulama alanlarındaki zor problemleri ilk defa çözebilme kabiliyetini kazandırdı. Dünyadaki diğer araştırma gruplarının çözemediği problemleri çözebilmek, bazı teknolojilerde geliştirme yapabilmek anlamına gelir. Örneğin, dünyanın en yüksek frekanslı radar simülasyonları en hassas olarak BiLCEM'de yapılabilmekte. Bir başka örnek olarak, dünyanın en karmaşık ve en büyük metamalzeme yapıları BiLCEM'de modellenebiliyor.

Rekorlar nasıl tescil ediliyor? 
BİLCEM araştırmacılarının hazırladıkları bilimsel makaleler Electronics Letters ve IEEE Transactions on Antennas and Propagation gibi prestijli dergilerde yayımlandı. Ek olarak, kırılan rekorların bilimsel yönlerini öne çıkaran konferans bildirileri 2006 yılından beri önemli uluslararası sempozyumlarda sunulmakta. Bu sayede, BiLCEM araştırmacıları dünyadaki diğer rakiplerinin gözlerinin içine bakarak "sizin çözemediğiniz problemleri biz Bilkent Üniversitesi'nde çözdük!" deme fırsatını buluyor.

Uygulama alanları neler?   
Büyükve BiLCEM'de savunma, uzay, tıp, elektronik, iletişim, radarlar, antenler, elektromanyetik uyumluluk, optik, görüntüleme, uzaktan algılama ve nanoteknoloji gibi pek çok alandaki problemlerin elektromanyetik çözümleri gerçekleştirilmekte.

BiLCEM'in bilgisayar olanakları
Büyük ve karmaşık problemlerin çözümlerinin gerçekleştirilebilmesi için en yeni bilişim olanakları, en gelişmiş çokçekirdekli işlemciler kullanılarak paralel bilgisayar sistemleri kuruluyor. Değişik niteliklerdeki ihtiyaçları karşılayabilmek için BiLCEM'de halen irili ufaklı pek çok paralel bilgisayar sistemi var. Bunların arasında en önemlileri 64 çekirdekli ve 128 çekirdekli iki süper bilgisayar sistemidir. www.top500.org sitesinden de teyit edilebileceği gibi, bu bilgisayarlar dünyanın en güçlü 500 bilgisayarı arasındadır. BiLCEM'de dünyanın en güçlü bilgisayarları kullanılmadan dünyanın en büyük problemlerinin çözülebiliyor olması başarısının ardında, BiLCEM'de geliştirilen matematiksel fiziğe dayalı çözüm yöntemleri, hızlı algoritmalar ve paralel programlar yatıyor.

Ufukta neler var?
Halen dünyanın en büyük bilişimsel elektromanyetik problemlerini çözebilen BiLCEM araştırmacılarının bundan sonraki çalışmaları için iki ana hedefleri var. Birincisi, daha büyük ve daha çeşitli elektromanyetik problemlerinin yüksek doğrulukla çözülebilmesi için eldeki yeteneklerin geliştirilmesinin sürdürülmesi. İkinci hedef, halen dünyanın en güçlüsü olmasına rağmen geliştirilmeye devam edilen bu elektromanyetik çözüm motorunun gerçek yaşamda önem taşıyan, evrensel bilim birikimine katkıda bulunacak ve ülkemiz ekonomisine yararlı olacak uygulama konuları ve problemleri üstünde kullanılması.

Daha fazla bilgi için: www.cem.bilkent.edu.tr web sitesinden takip edilebilir. Kim bilir, belki de bir sonraki ziyaretinizde yeni bir dünya rekoruyla karşılaşabilirsiniz ve bu gururu BiLCEM takımıyla paylaşabilirsiniz.

BİLCEM Takımı
Kendi konularında dünyanın en iyisi olma aşamasına gelmiş olan doktora öğrencileri bu başarılarda en büyük katkıyı yapıyor. Uluslararası bir mükemmeliyet merkezi olması nedeniyle, Türkiye'den ve yurtdışından doktoralı araştırmacılar da BİLCEM'e uzun süreli ziyaretler yapmakta ve ortak araştırma çalışmaları yürütmekteler. Yüksek lisans örencileri ve profesyonel mühendislere ek olarak, lisans öğrencileri de BiLCEM'de çalışma olanağı bulabiliyor. Kıdemli doktora öğrencisi Özgür Ergül hem hızlı çözüm algoritmaları, hem de paralel programlar geliştirerek dünya rekorlarının kırılmasına en büyük katkıyı yapıyor. Doktora öğrencisi Tahir Malas büyük matris denklemlerinin iteratif çözümlerini hızlandırabilmek için önemli çalışmalar yapmaktadır. Doktora öğrencisi olan Alp Manyas ise yüksek frekans problemlerinin hızlı çözümleri konusunda çalışmaktadır. BİLCEM'in kurucusu olan Prof. Dr. Levent Gürel halen araştırma merkezinin direktörlüğünü yürütmekte.

BİLCEM’de Gerçekleştirilen Projeler

BİLCEM'in araştırma projeleri, Savunma Sanayi Müsteşarlığı (SSM), ASELSAN, TÜBİTAK ve Türkiye Bilimler Akademisi (TÜBA} gibi seçkin kurumlar tarafından desteklenmektedir. Uluslararası düzeyde ise, Intel, IBM ve Nokia gibi firmaların ileri araştırma gruplarıyla işbirliği içinde araştırma projeleri yürütülmekte, Avrupa Birliği projeleri kapsamında Avrupa'daki üniversitelerle yapılan işbirliklerine ek olarak, dünyanın önde gelen diğer üniversiteleriyle de ortak çalışmalar var. BiLCEM'de dünyanın en iyisi olarak geliştirilen kabiliyetler, gerek ulusal savunma sanayiine, gerekse sivil elektronik endüstrisine yönelik araştırma projelerinde kullanılabiliyor. Örneğin, uzaktan algılama, radarlar, antenler, uydu teknolojileri, nanoteknoloji, paralel süper bilgisayarlar gibi alanlarda yürütülen çalışmalar hem savunma amaçlarına, hem de sivil amaçlara hizmet etmektedir. SSM ve ASELSAN tarafından desteklenen projelerde hava, deniz ve kara hedeflerin uzaktan algılanması, radar izlerinin çıkarılması, yüksek çözünürlüklü görüntülerinin elde edilmesi çalışmaları yürütülürken, TÜBİTAK ve TÜBA tarafından desteklenen projelerde lazer ve optik görüntüleme sistemlerinin modellenmesi, nanoteknoloji ürünü metamalzemelerin tasarımı ve analizi gerçekleştirilmektedir. Bunlara ek olarak, BiLCEM'de geliştirilen kabiliyetler gerçek yaşamda önem taşıyan pek çok başka projede de kullanılabilir. Örneğin, uydu üstünden uzaktan algılama ve optik görüntüleme sistemleri için geliştirilen modelleme kabiliyetleri, bambaşka bir konu gibi gözükmesine rağmen, benzer elektromanyetik prensiplerle çalışan mikrodalgalarla tıbbi görüntüleme sistemlerinin geliştirilmesi için de kullanılabilir. Bu sayede, BiLCEM'de yürütülmüş olan toprak altına saklı mayınların tespiti projesine benzer şekilde, tıbbi görüntüleme alanında da deri altında bulunan tümörlerin yüksek çözünürlüklü görüntülerinin elde edilmesi projesi gerçekleştirilebilir. Böylece, bazı durumlarda biyopsi yapmaya gerek kalmadan tanı konabilmesi mümkün olacaktır.