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

Интеграция Инфраструктура
мобильная версия
, Текст: Татьяна Короткова

Ученые Техасского университета в Остине, исследовательского центра IBM Research, Нью-Йоркского университета и Калифорнийского технологического института благодаря возможностям вычислительной системы Sequoia IBM BlueGene/Q, расположенной в Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса, добились наиболее реалистичного воспроизведения процессов внутри Земли, управляющих тектоникой плит. Об этом CNews сообщили в корпорации IBM. Такие исследования, как ожидается, помогут лучше понять причины возникновения землетрясений и вулканов.

Новое достижение было сделано благодаря передовым алгоритмам, выполняемым вычислительной системой Sequoia. Группа исследователей разработала инновационные алгоритмы для математического метода расчета, так называемого «неявного решения», которые помогли создать реалистичную модель элементов Земли в беспрецедентном разрешении и с высокой точностью, рассказали в IBM. В частности, ученым удалось предсказать движение земных плит и воздействующих на них сил и одновременно воспроизвести процессы в недрах Земли. Созданная модель включает в себя более 600 млрд нелинейных уравнений, что является большим достижением в вычислительной науке и проектировании, подчеркнули в корпорации.

Вычисления были произведены с помощью вычислительной системы Sequoia, состоящей из 96 стоек IBM BlueGene/Q и достигающей рекордной теоретической производительности в 20,1 петафлопс. Каждая стойка состоит из 1024 вычислительных узлов, на которых располагаются микросхемы 16-ядерных процессоров на базе Power, созданных для обработки больших данных с частотой 1,6 ГГц.

«Код, разработанный группой, достиг беспрецедентных 97% параллельной эффективности масштабирования программы решения до 1,6 миллионов ядер», — заявили в IBM. Как пояснили в компании, такой результат был получен в результате полного переосмысления вычислительного подхода: от математической модели и численных методов до массированной параллельной реализации. Группа разработала численный метод, который способен одновременно охватить большое число различных масштабов, использующихся при описании мантии Земли, и, в то же время, эффективно использует массивно-параллельную архитектуру суперкомпьютера BlueGene/Q.

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

«В то время как общепринятая точка зрения полагает, что эффективное решение систем существенно нелинейных уравнений на системе из миллионов ядер практически недостижимо, мы показали, что постепенная реконструкция дискретизации, алгоритмов, решателей и инструментов реализации делает это возможным», — подчеркнул 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», — убежден Омар Гаттас, директор Центра вычислительных геонаук в Институте вычислительного проектирования и наук, профессор геологических наук и механического проектирования в Техасском университете в Остине.

«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, — заявил 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».