Рекордне пробіг на кордоні набори для імітації Всесвіту в епоху Exascale

Всесвіт щойно отримав набагато більший – або, принаймні, у світі комп’ютерних моделювання, тобто. На початку листопада дослідники Національної лабораторії Аргонна Міністерства енергетики використовували найшвидший суперкомп’ютер на планеті, щоб керувати найбільшим астрофізичним моделюванням Всесвіту, що коли -небудь проводилося.

Досягнення було досягнуто за допомогою кордону суперкомп’ютера в Національній лабораторії Oak Ridge. Розрахунки встановили новий орієнтир для моделювання космологічної гідродинаміки та забезпечують нову основу для моделювання фізики атомної речовини та темної речовини одночасно. Розмір моделювання відповідає опитувам, проведеним великими обсерваторами телескопа, подвигу, який до цього часу не був можливим у такому масштабі.

“У Всесвіті є два компоненти: Темна речовина – що, наскільки ми знаємо, лише взаємодіє гравітаційно – і звичайну речовину або атомну речовину”, – сказав керівник проекту Салман Хабіб, директор відділу з обчислювальних наук в Аргонні.

“Отже, якщо ми хочемо знати, що має намір Всесвіт, нам потрібно імітувати як ці речі: гравітація, а також усі інші фізики, включаючи гарячий газ, і формування зірок, чорних дірок та галактик”, – сказав він. “Астрофізична” кухонна мийка “так би мовити. Ці моделювання – це те, що ми називаємо космологічними моделюваннями гідродинаміки”.

Не дивно, що моделювання космологічної гідродинаміки значно обчислювально дорого і набагато складніше здійснити порівняно з моделюванням розширюваного Всесвіту, що передбачає лише наслідки сили тяжіння.

“Наприклад, якби ми моделювали великий шматок Всесвіту, обстеженого одним із великих телескопів, таких як Обсерваторія Рубіна в Чилі, ви говорите про те, щоб дивитися на величезні шматки часу – мільйони років розширення”, – сказав Хабіб. “До недавнього часу ми навіть не могли уявити собі таке велике моделювання, крім наближення лише до гравітації”.

Код суперкомп’ютера, що використовується в моделюванні, називається HACC, короткий для апаратного/гібридного прискореного коду космології. Він був розроблений близько 15 років тому для машин Petascale. У 2012 та 2013 роках HACC був фіналістом Асоціації премії обчислювальної машини Гордона Белла з обчислень.

Пізніше HACC був значно модернізований у рамках Exasky, спеціального проекту під керівництвом Хабіба в рамках проекту обчислень Exascale, або ECP. Проект зібрав тисячі експертів для розробки розширених наукових додатків та програмних засобів для майбутньої хвилі суперкомп’ютерів класу Exascale-класу, здатних виконувати більше, ніж на мільярд мільярдів, обчислення в секунду.

У рамках Exasky, дослідницька група HACC провела останні сім років, додаючи до коду нові можливості та повторно оптимізуючи його для роботи на машинах Exascale, що працюють від прискорювачів GPU. Вимога ECP полягала в тому, щоб коди працювали приблизно в 50 разів швидше, ніж могли раніше на Titan, найшвидший суперкомп’ютер на момент запуску ECP. Працюючи на суперкомп’ютері кордону Exascale-Class, HACC був майже в 300 разів швидше, ніж еталонний пробіг.

Нове моделювання досягло своїх рекордних показників, використовуючи приблизно 9000 обчислювальних вузлів Frontier, що працюють від GPUS GPU Instinct MI250X AMD. Frontier розташований у обчислювальному обчислювальному обчислюванні Ornl’s Oak Ridge, або OLCF.

“Це не лише чистий розмір фізичної області, яка необхідна для прямого порівняння з сучасними спостереженнями опитування, що дозволяють обчислювати Exascale”, – сказав Бронсон Мессер, директор науки OLCF. “Це також додатковий фізичний реалізм включення баріонів та всі інші динамічні фізики, що робить це моделювання справжньою туристичною силою для кордону”.

Окрім Хабіба, члени команди HACC, які беруть участь у досягненні та інших симуляцій, що підходять до роботи над кордоном, включають Майкла Бюлманна, Дж. Емберсона, Катріна Хайтманна, Патрісії Ларсен, Адріана Папи, Естебана Рангеля та Ніколаса, які керували прикордонними симуляціями.

Перед тим, як пробігти на кордоні, параметри для HACC були проведені на суперкомп’ютері Perlmutter в Національному науково -обчислювальному центрі енергетичних досліджень, або NERSC, в Національній лабораторії Лоуренса Берклі. HACC також проводився в масштабах на суперкомп’ютері Aurora Exascale-класу в обчислювальному об’єкті Argonne Leadership, або ALCF.