Narav znanstenih istraživanja određuje računalna moć: određuje što se može proučavati te kakva se nova pitanja mogu postaviti i kakvi odgovori dobiti.

“Danas se svi znanstveni instrumenti temelje na računalnoj inteligenciji i to je golema promjena”, kaže Larry Smarr, astrofizičar i ravnatelj Kalifornijskog instituta za telekomunikacije i informatiku, zvanog Calit2, istraživačkog konzorcija koji djeluje u sklopu Sveučilišta u Kaliforniji. Nove alate koje je omogućila računalna moć prati i temeljna promjena predmeta znanstvenih istraživanja. Umjesto pojedinačnih uzoraka znanstvenici danas ispituju goleme zbirke digitalnih podataka čija uspješna obrada ovisi o računalnoj moći. Spektakularna predstava koja se održava u novom planetariju Morrisson u sklopu Kalifornijske akademije znanosti dokaz je koliko zapravo računalna moć mijenja znanost. Predstava “Life: A Cosmic Journey” (Život: kozmičko putovanje) gledatelja iz šume sekvoja vodi do središta najmanje stanice lista. Sustav se temelji na tri usporedna računalna sustava koji pohranjuju toliko mnogo podataka da se sustav ponaša kao teleskop i kao mikroskop, to jest može se kretati od “subatomskih do golemih svemirskih struktura”, kaže Ryan Wyatt, ravnatelj planetarija. Katy Börner, profesorica računarstva sa Sveučilišta u Indiani, taj novi sustav naziva “makroskopom”. Alati se mogu rekonfigurirati kombiniranjem i slaganjem onih dijelova softvera potrebnih u rješavanju određene problematike koja se istražuje. “Makroskopi nam daju cjelovitu sliku”, napisala je Borner u izdanju časopisa Communications Društva za računalne tehnologije, “i pomažu nam u sintezi vezanih elemenata te prepoznavanju uzoraka, trendova i elemenata koji odudaraju, kao i pristupu čitavom mnoštvu važnih detalja”.

Neovisan rad pojedinačnih znanstvenika zamijenili su istraživački timovi, što se može vidjeti u znanstvenim radovima na području fizike visokih energija koji redovito imaju nekoliko tisuća autora. No, to i ne iznenađuje toliko s obzirom na to da je internet nastao kao alat za suradnju u CERNu, Europskoj organizaciji za atomska istraživanja. Uslijed toga istraživački se timovi u svim znanstvenim disciplinama sve više bave interdisciplinarnom suradnjom i povezuju se sa svih krajeva svijeta. Internetski softver nove generacije, u kojem su aplikacije međusobno povezane, znatno je olakšao razmjenu znanstvenih otkrića te doveo do brojnih zajedničkih projekata. Također je ubrzao razvoj interdisciplinarnih projekata jer je danas znatno lakše prenamijeniti i kombinirati softverske tehnike. Nije nužno da se makroskop nalazi na jedinstvenoj lokaciji. U institutu Calit2 u San Diegu računalni ekrani koji se prostiru preko čitavog zida povezani su paralelnim laboratorijem na Sveučilištu znanosti i tehnologije kralja Abdullaha u Thuwalu u Saudijskoj Arabiji. Američki su znanstvenici sudjelovali u stvaranju paralelnog centra za znanstvenu vizualizaciju u Thuwalu s kojim su povezani internetskom vezom od 10 gigabita maksimalne propusnosti podataka, što je dovoljno za prijenos visoke rezolucije. Saudijski znanstvenici danas imaju pristup softverskom sustavu SAGE, nadogradivom prilagodljivom grafičkom okruženju koje prikazuje slike do trećine milijarde piksela, što je gotovo 150 puta više nego što se može prikazati na standardnom računalnom zaslonu. “U posljednjih su se deset godina računala ubrzala preko tisuću puta”, kaže Smarr, “a kapacitet pohranjivanja podataka povećao se otprilike 10.000 puta”.

U mnogim se znanstvenim disciplinama softverski instrumenti obogaćuju sustavima otvorenog koda koji su javno i besplatno dostupni, pa i manje skupine stručnjaka mogu dodavati nove funkcionalnosti za prilagodbu. Cytoscape je bioinformatički softverski alat koji je nastao 2001. godine na temelju istraživanja Leroya Hooda sa Sveučilišta u Washingtonu. Hood je začetnik automatskog sekvenciranja gena, a jedan od njegovih studenata, Trey Ideker, istraživao je mogućnost automatizacije mapiranja međusobnog djelovanja otprilike 30.000 gena koji čine ljudski kromosom. Znanstvenici su se upustili u značajan rizik i počeli razvijati softver u obliku otvorenog koda. Uskoro su se projektu priključili razni suradnici koji su odlučili doprinijeti razvoju tog softvera te nisu željeli razvijati neki neovisni alat. Softver danas ima nove module koje su razvili neovisni znanstvenici koji su ga prekrojili za posebne projekte. Alati poput Cytoscapea blisko su povezani s golemim bazama podataka na kojima se temelji rad znanstvenika na novim područjima kao što su genomika i proteomika. Tako se, naprimjer, na Europskom institutu za bioinformatiku organiziraju i usustavljuju nove baze podataka za funkcije kao što je međudjelovanje bjelančevina. “Najviše u svemu pomaže suradnja”, kaže Tom DeFanti, stručnjak za računalnu grafiku na institutu Calit2. “Toliko se energije uštedi kad zbog nečije pomoći ne morate putovati u London da biste jedan računalni sustav mogli godinu dana napajati bez problema.”

John Markoff