Max Home IndustryЛауреаты премии ACM Gordon Bell Prize этого года представили свои исследования, которые реалистично моделируют текущие условия недр Земли, на SC15, ежегодной международной конференции по суперкомпьютерам, проходившей в ноябре в Остине, штат Техас.
Эта премия в размере 10 000 долларов, финансируемая Гордоном Беллом, пионером в области высокопроизводительных и параллельных вычислений, присуждается ежегодно за выдающиеся достижения в области высокопроизводительных вычислений. Согласно ACM:
Целью награды является отслеживание прогресса параллельных вычислений во времени с особым акцентом на поощрение инноваций в применении высокопроизводительных вычислений к приложениям в науке, технике и крупномасштабной аналитике данных.
Премия 2015 года была присуждена за достижения в области масштабируемости группе из десяти исследователей: Костас Бекас, Алессандро Куриони, Омар Гаттас, Майкл Гурнис, Ив Инейхен, Тобин Исаак, А. Кристиано И. Малосси, Иоганн Руди, Питер В. Дж. Стаар, Георг. Stadler
Ученые, чья статья озаглавлена: «Неявный решатель экстремального масштаба для сложных УЧП: сильно неоднородный поток в мантии Земли», являются членами Техасского университета в Остине, IBM Research, Нью-Йоркского университета и Калифорнийского технологического института и вместе участвовали в исследованиях, которые могут стать важным шагом на пути к более точному предсказанию землетрясений и извержений вулканов.
Платформа, которую они использовали для расширенной аналитики, была «Секвойя» IBM BlueGene / Q, расположенная в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса, один из самых быстрых суперкомпьютеров в мире.
Согласно IBM, главная проблема при разработке реалистичных моделей ядра Земли, включая поток мантии, заключается в триллионах переменных, необходимых для создания точной компьютерной модели, от толщины плит до вязкости мантии.
Всего несколько лет назад большинство экспертов считали невозможным реалистичное моделирование мантийной конвекции. Однако эта команда разработала алгоритмы и математический подход, названный неявным решателем, для реалистичного моделирования самых экстремальных топографических объектов на поверхности Земли.
В аннотации к статье, представленной на SC15, говорится:
Чтобы максимизировать точность и минимизировать время выполнения, решатель включает в себя ряд усовершенствований, включая агрессивную адаптивность к нескольким октодеревам, смешанную непрерывно-прерывистую дискретизацию, точность произвольно высокого порядка, гибридную спектральную / геометрическую / алгебраическую многосетку и новое предварительное кондиционирование с дополнением Шура. Эти функции создают огромные проблемы для максимальной масштабируемости. Мы демонстрируем, что — вопреки общепринятому мнению — алгоритмически оптимальные неявные решатели могут быть разработаны с масштабированием до 1,5 миллионов ядер для сильно нелинейных, плохо обусловленных, гетерогенных и анизотропных УЧП.
Один из получателей, Омар Гаттас, профессор геологических наук и машиностроения и директор Центра вычислительных наук о Земле Института вычислительной инженерии и наук Техасского университета в Остине, прокомментировал:
«Хотя общепринятое мнение состоит в том, что цель эффективного решения нелинейных уравнений на миллионах ядер невозможна, мы продемонстрировали, что при тщательной переработке дискретизации, алгоритмов, решателей и реализации эта цель действительно возможна».
Костас Бекас, менеджер по основам когнитивных решений, IBM Research — Zurich, добавил:
«Мы только начали демонстрировать и исследовать, как большие данные, передовые алгоритмы и суперкомпьютеры могут быть объединены для реалистичного моделирования самых экстремальных нелинейных, неоднородных сил природы. Мы предполагаем применение исключительной доступности данных полевых датчиков и когнитивных вычислений для поглощения всех имеющихся знаний по теме и позволяющих практикам сократить время на поиск решения с лет до недель и даже дней для всего, от изобретения нового материала до открытия неиспользованный источник энергии ».
Моделирование проводилось на Sequoia, который состоит из 96 стоек IBM BlueGene / Q, достигая теоретической пиковой производительности 20,1 петафлопс. Каждая стойка состоит из 1024 компьютерных узлов, на которых размещены 18 процессорных микросхем POWER, предназначенных для вычислений больших данных с частотой 1,6 ГГц. Достижение достигло беспрецедентной эффективности масштабируемости программного обеспечения 97%, нового мирового рекорда. Без этих достижений невозможно было бы выполнить сложное моделирование такого размера.