Суперкомп'ютери та ядерні випробовування
Sierra - найновіша передова технологічна високопродуктивна обчислювальна система Лівермора, приєдналася до лінійки суперкомп’ютерів LLNL у 2018 році. Нова система надає обчислювальні ресурси, необхідні для вчених у галузі ядерної зброї для виконання місії Національного управління ядерної безпеки щодо управління запасами шляхом моделювання замість підземних випробувань.
Характеристики
Суперкомп'ютер має 190 000 процесорних ядер CPU і 17 000 ядер GPU. Sierra забезпечує більш ніж у шість разів постійну пропускну здатність і більш ніж у п’ять разів більшу стійку масштабовану наукову продуктивність, ніж Sequoia, з піком 125 петафлопс. Sierra, який поєднує в собі два типи процесорних чіпів — процесори IBM Power 9 і графічні процесори Volta від NVIDIA, є більш ніж у п’ять разів енергоефективнішим, ніж Sequoia, з піковим енергоспоживанням приблизно 11 мегават.
Більше про задачу
США провели своє останнє живе випробування ядерної зброї в 1992 році. Відтоді країна використовувала суперкомп’ютери для віртуального проведення експериментів, і Sierra є частиною цієї місії. Машину було завершено минулого року, перш за все, щоб допомогти уряду США контролювати та перевіряти ефективність застарілого ядерного арсеналу країни, який потребує регулярного обслуговування.
Не дивно, що симуляція ядерного вибуху вимагає багато математики. Фундаментальні принципи в науці можуть передбачити, як частинки будуть взаємодіяти одна з одною за різних умов. Уряд США також володіє даними, зібраними за десятиліття реальних ядерних випробувань. Вчені об’єднали цю інформацію, щоб створити рівняння в комп’ютерних моделях, які можуть розрахувати, як відбуватиметься ядерний вибух і змінюватиметься з часом.
По суті, ви намагаєтеся спланувати ланцюгову реакцію. Тому, щоб зробити моделі точними, їх розроблено для передбачення ядерної детонації на молекулярному рівні за допомогою фізики реального світу. Проблема полягає в тому, що обчислення того, що всі ці частинки будуть робити, потребує великої кількості чисел. Кожне ядро може обробити крихітний шматок симуляції та передати результати решті машини. Процес повторюватиметься знову і знову, оскільки суперкомп’ютер намагатиметься змоделювати ядерний вибух від однієї секунди до іншої.
Науковці та інженери програми Advanced Simulation and Computing (ASC) використовуватимуть Sierra для оцінки ефективності систем ядерної зброї, а також наукових та інженерних розрахунків ядерної зброї. Ці розрахунки необхідні для розуміння ключових питань фізики, знання про які пізніше потрапляють у інтегровані коди проектування. Ця робота над Sierra має важливі наслідки для інших глобальних і національних проблем, таких як нерозповсюдження та боротьба з тероризмом.
