_ Record de rulare on Frontier stabilește o nouă bară pentru simularea universului în era exascale

Universul tocmai a devenit mult mai mare – sau cel puțin în lumea simulărilor pe computer, asta este. La începutul lunii noiembrie, cercetătorii de la Laboratorul Național Argonne al Departamentului de Energie au folosit cel mai rapid supercomputer de pe planetă pentru a rula cea mai mare simulare astrofizică a universului efectuată vreodată.

Realizarea a fost realizată folosind supercomputerul Frontier de la Oak Ridge. Laboratorul National. Calculele stabilesc un nou punct de referință pentru simulările hidrodinamicii cosmologice și oferă o nouă bază pentru simularea simultană a fizicii materiei atomice și a materiei întunecate. Dimensiunea simulării corespunde sondajelor întreprinse de marile observatoare ale telescopului, o performanță care până acum nu a fost posibilă la această scară.

„Există două componente în univers: materia întunecată – care din câte știm. , interacționează doar gravitațional – și materia convențională, sau materia atomică”, a declarat conducătorul de proiect Salman Habib, director de divizie pentru Științe Computaționale la Argonne.

„Deci, dacă vrem să știm ce este Universul trebuie să simulăm ambele lucruri: gravitația, precum și toate celelalte fizice, inclusiv gazul fierbinte, și formarea de stele, găuri negre și galaxii”, a spus el. „Chiuveta de bucătărie” astrofizică, ca să spunem așa. Aceste simulări sunt ceea ce numim simulări de hidrodinamică cosmologică.”

Nu este surprinzător, simulările de hidrodinamică cosmologică sunt semnificativ mai costisitoare din punct de vedere computațional și mult mai dificil de realizat în comparație cu simulări ale unui univers în expansiune care implică doar efectele gravitației.

„De exemplu, dacă ar fi să simulăm o bucată mare din univers cercetat de unul dintre marile telescoape, cum ar fi Observatorul Rubin din Chile, vorbești despre privire la cantități uriașe de timp – miliarde de ani de expansiune”, a spus Habib. „Până de curând, nici nu ne-am putut imagina să facem o simulare atât de mare ca aceea, cu excepția aproximării numai gravitaționale.”

Codul de supercomputer folosit în simulare se numește HACC, prescurtare de la Hardware/Hybrid Accelerated. Codul cosmologic. A fost dezvoltat în urmă cu aproximativ 15 ani pentru mașinile petascale. În 2012 și 2013, HACC a fost finalist pentru premiul Gordon Bell de la Association for Computing Machinery în calcul.

Mai târziu, HACC a fost îmbunătățit semnificativ ca parte a ExaSky, un proiect special condus de Habib în cadrul Proiectului Exascale Computing. , sau ECP. Proiectul a reunit mii de experți pentru a dezvolta aplicații științifice avansate și instrumente software pentru viitorul val de supercalculatoare de clasă exascale capabile să efectueze mai mult de un quintilion sau un miliard de miliarde de calcule pe secundă.

Așa cum parte a ExaSky, echipa de cercetare HACC a petrecut ultimii șapte ani adăugând noi capabilități la cod și re-optimizându-l pentru a rula pe mașini exascale alimentate de acceleratoare GPU. O cerință a ECP a fost ca codurile să ruleze de aproximativ 50 de ori mai repede decât puteau înainte pe Titan, cel mai rapid supercomputer la momentul lansării ECP. Rulând pe supercomputerul Frontier de clasă exascale, HACC a fost de aproape 300 de ori mai rapid decât rularea de referință.

Noile simulări și-au atins performanța record prin utilizarea a aproximativ 9.000 de noduri de calcul ale Frontier, alimentate de AMD Instinct MI250X. GPU-uri. Frontier este situat la Oak Ridge Leadership Computing Facility, sau OLCF, de la ORNL.

„Nu este vorba doar de dimensiunea uriașă a domeniului fizic, care este necesară pentru a face o comparație directă cu observațiile de sondaj moderne, activate de calculul exascale”, a spus Bronson Messer, directorul științei OLCF. „De asemenea, realismul fizic adăugat al includerii barionilor și a tuturor celorlalte fizice dinamice face din această simulare un adevărat tur de forță pentru Frontier.”

Pe lângă Habib, membrii echipei HACC implicați în realizările și alte simulări care preiau lucrările la Frontier includ Michael Buehlmann, JD Emberson, Katrin Heitmann, Patricia Larsen, Adrian Pope, Esteban Rangel și Nicholas Frontiere care a condus simulările Frontier.

Înainte de rulările pe Frontier, scanările parametrilor pentru HACC au fost efectuate pe Perlmutter supercalculator la Centrul Național de Calcul Științific de Cercetare Energetică, sau NERSC, la Laboratorul Național Lawrence Berkeley. HACC a fost, de asemenea, rulat la scară pe supercomputerul Aurora de clasă exascale de la Argonne Leadership Computing Facility sau ALCF.

(Fluierul)