Hi-Tech новости 6 Августа 2016 года
Данная новость была прочитана 2457 раз

Суперкомпьютер Sequoia на базе IBM POWER детально воссоздал внешнюю оболочку Земли и движение тектонических плит

Ученые Техасского университета в Остине, Исследовательского центра IBM Research, Нью-Йоркского университета и Калифорнийского технологического института стали лауреатами премии Гордона Белла 2015 года за наиболее реалистичное воспроизведение процессов внутри Земли, управляющих тектоникой плит. Эти исследования помогут лучше понять причины возникновения землетрясений и вулканов.

Новое достижение было сделано благодаря передовым алгоритмам, выполняемым одним из самых быстрых суперкомпьютеров в мире - вычислительной системой Sequoia IBM BlueGene/Q, которая находится в Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса (Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL).

Группа исследователей разработала новейшие алгоритмы для математического метода расчета, так называемого «неявного решения», благодаря которым стало возможно создать высокоточную модель элементов Земли в рекордном разрешении. Ученые предсказали движение земных плит и воздействующих на них сил, а также смоделировали процессы, происходящие в недрах Земли. Стоит отметить, что в созданную модель входит более 600 миллиардов нелинейных уравнений.

Суперкомпьютер Sequoia состоит из 96 стоек IBM BlueGene/Q и достигает рекордной теоретической производительности в 20,1 петафлопс. Каждая стойка включает в себя 1 024 вычислительных узлов, на которых находятся микросхемы 16-ядерных процессоров на базе POWER, способных обрабатывать большие данные с частотой 1,6 ГГц.

Исследовательская группа разработала код, достигший беспрецедентных 97% параллельной эффективности масштабирования программы решения до 1,6 миллионов ядер, что является новым мировым рекордом. Выдающиеся результаты были получены благодаря полному переосмыслению вычислительного подхода: от математической модели и численных методов до массированной параллельной реализации. Ученые разработали численный метод, который способен охватывать большое число различных масштабов, использующихся при описании мантии Земли, и одновременно эффективно использовать массивно-параллельную архитектуру суперкомпьютера BlueGene/Q.

«Это поможет ответить на некоторые фундаментальные вопросы, например, каковы главные причины движения плит и какие процессы приводят к сильным землетрясениям», – говорит профессор Майкл Гернис, директор сейсмологической лаборатории Калифорнийского технологического института.

«Согласно традицинной точке зрения, эффективное решение систем существенно нелинейных уравнений на системе из миллионов ядер практически недостижимо, -но мы показали, что постепенная реконструкция дискретизации, алгоритмов, решателей и инструментов реализации делает это возможным», — комментирует Георг Стадлер, профессор Курантовского института математических наук Нью-Йоркского университета.

«Этот механизм применим к гораздо более широкому классу моделей в науке и проектировании, включающих комплексный многомасштабный режим работы», — подчеркивает Омар Гаттас, директор Центра вычислительных геонаук в Институте вычислительного проектирования и наук, профессор геологических наук и механического проектирования в Техасском университете в Остине.

Многие фундаментальные принципы движения земных недр, которые являются основной причиной разрушительных землетрясений, вулканов и цунами, остаются загадкой для ученых. Фактически, понимание явления «мантийной конвекции» было названо Национальными академиями Соединенных Штатов одним из «10 важнейших исследовательских вопросов в области наук о Земле».

«Мы только начинаем демонстрировать, как комбинация передовых алгоритмов, использование суперкомпьютера, анализ больших данных, собранных с сенсорных датчиков и устройств Интернета вещей могут помочь реалистично воспроизводить наиболее критичные нелинейные разнородные силы природы, — говорит Костас Бекас, руководитель отдела основ когнитивных вычислений IBM Research в Цюрихе. — Мы исследуем новые способы использования большого количества доступных сенсорных данных и их когнитивной обработки по заданной теме. Это позволит специалистам-практикам сократить количество времени, требуемое для разработки решения, с нескольких лет до недель и даже дней в любой области, начиная с изобретения новых материалов до открытия новых, ранее неосвоенных источников энергии».

Публикация подготовлена по материалам сайтов strf.ruinfocity.az

Новости на сайте по теме публикации: