وبلاگ

نیوزویز – تیمی از لاورنس لیورمور و هفت آزمایشگاه ملی وزارت انرژی (DOE) فینالیست جایزه جدید انجمن ماشین‌های محاسباتی (ACM) گوردون بل مدل‌سازی آب و هوا برای انجام یک مدل جو جهانی بی‌سابقه با وضوح بالا، اولین آزمون در جهان هستند. ابر کامپیوتر مقیاس

ارائه شده توسط گوردون بل، به رهبری مارک تیلور، دانشمند محاسباتی اصلی مدل سیستم زمین مقیاس انرژی (E3SM)، نمایش رکوردشکنی تیم آزمایشگاه ملی از مدل اتمسفر ساده حل ابر E3SM (SCREAM) در 1.2 exaFLOP (1.2 کیلو کالری) را توصیف می کند. عملیات ریج در ثانیه) ماشین مرزی.

SCREAM با ترکیب پارامترهای پیشرفته برای دینامیک سیالات، میکروفیزیک، اغتشاش مرطوب و تشعشع، یک مدل گردش عمومی جوی با ویژگی‌های کامل است که برای شبیه‌سازی‌های با وضوح بسیار خوب در ماشین‌های مقیاس بزرگ توسعه یافته است. این تلاش توسط دانشمند کارکنان LLNL پیتر کالدول، که همچنین رهبری گروه مدل‌سازی آب و هوای آزمایشگاه را بر عهده دارد، انجام می‌شود.

سنگ بنای توسعه SCREAM یک طراحی قابل حمل کارآمد محاسباتی است. این ویژگی به SCREAM اجازه می دهد تا – طبق دانش تیم – به اولین مدل اتمسفر جهانی غیر هیدرواستاتیک با وضوح کمتر از 5 کیلومتر برای اجرا بر روی یک ابررایانه مقیاس بزرگ تبدیل شود، اولین مدلی که هم در NVIDIA و هم در واحد پردازش گرافیکی AMD (GPU) اجرا می شود. سیستم ها و اولین سیستم هایی هستند که از توان عملیاتی 1 سال شبیه سازی شده در روز فراتر می روند. SCREAM مقام نهایی گوردون بل خود را با یک رکورد به دست آورد دارم میدوم در اوایل سال جاری انجام شد، و عملکرد دوباره کاری شده نتایج 54 درصد سریع‌تر از نوشتن اصلی را نشان می‌دهد و عملکردی معادل 1.26 سال شبیه‌سازی شده در روز در 8192 گره لبه به دست می‌آورد.

کالدول از LLNL گفت: “جایزه گوردون بل بالاترین افتخار در محاسبات با عملکرد بالا است.” “E3SM بسیار مفتخر و هیجان زده است که فینالیست سال اول جایزه گوردون بل اقلیمی است. ما به مدت پنج سال بسیار سخت کار کرده‌ایم تا مدلی را توسعه دهیم که از محاسبات مقیاس اگزا استفاده بهینه کند و پیش‌بینی‌های مطمئن‌تر و دقیق‌تری از آب و هوای آینده ارائه دهد. هدف این جایزه جدید دقیقاً با اهداف ما مطابقت داشت، بنابراین ما به شانس های خود خوش بین بودیم.

کالدول توضیح داد: چیزی که SCREAM را از سایر مدل‌های آب و هوایی متمایز می‌کند این است که در C++ نوشته شده است و از کتابخانه Kokkos استفاده می‌کند و به آن اجازه می‌دهد تا به طور موثر در طیف معماری رایانه اجرا شود. او گفت که انتخاب طراحی به تیم SCREAM اجازه داد تا Frontier را سریعتر از هر مدل آب و هوایی دیگری اجرا کند و افزود که «بیشتر مدل‌های آب و هوا و آب و هوا برای استفاده از پردازنده‌های گرافیکی که قدرت اکثر ابررایانه‌های قدرتمند امروزی را تامین می‌کنند، تلاش می‌کنند. SCREAM برای سایر مراکز مدلسازی به عنوان نمونه ای موفق از چگونگی انجام این انتقال بسیار مورد توجه است.

تلاش SCREAM از تیم E3SM، یک مشارکت چند آزمایشگاهی DOE به رهبری دانشمند LLNL، Dave Bader، که وظیفه توسعه یک پروژه مدل‌سازی، شبیه‌سازی و پیش‌بینی آب و هوای پیشرفته را برای ابررایانه‌های exascale برعهده داشت، شکل گرفت. با حمایت دفتر تحقیقات بیولوژیکی و محیطی وزارت انرژی ایالات متحده (DOE)، تیم E3SM شامل محققان و دانشمندان کامپیوتر در LLNL و Sandia، Argonne، Brookhaven، Los Alamos، Lawrence Berkeley، Oak Ridge و شمال غربی اقیانوس آرام است. آزمایشگاه های ملی از دیگر کارمندان LLNL که در مدخل گوردون بل نام برده شده است، می توان به دانشمندان آرون دوناهو، کریس ترای و رناتا مک کوی اشاره کرد.

اعضای تیم گفتند که این دستاورد نشان‌دهنده پیشرفتی در مدل‌سازی آب و هوا و نقطه عطف مهمی برای پروژه E3SM است که هدف آن آوردن علوم کامپیوتر پیشرفته DOE به چالش شبیه‌سازی آب و هوا با شبیه‌سازی سیستم آب و هوا با وضوح بسیار بالا است. به گفته محققان، چنین وضوح بالایی امکان جداسازی صریح گردش‌های همرفتی بزرگ و دیگر پدیده‌های مهم جوی را فراهم می‌کند، بنابراین از منابع بحرانی عدم قطعیت در مدل‌های آب و هوایی سنتی جلوگیری می‌کند. وضوح خوب همچنین برای ثبت جنبه‌های حیاتی آب و هوا که می‌تواند بر شرایط ایالات متحده در دهه‌های آینده تأثیر بگذارد، مانند دماهای شدید، طوفان‌ها و افزایش سطح آب دریاها، مورد نیاز است.

به گفته ACM، جایزه گوردون بل برای مدل‌سازی آب و هوا “به منظور به رسمیت شناختن سهم محاسبات موازی نوآورانه در حل بحران جهانی آب و هوا است.” این جایزه برای اولین بار امسال در کنفرانس بین المللی محاسبات، شبکه، ذخیره سازی و تجزیه و تحلیل با عملکرد بالا (SC23) در دنور اعطا می شود و با جایزه 10000 دلاری ارائه شده توسط گوردون بل همراه خواهد بود. برندگان بر اساس پتانسیل آنها برای تأثیرگذاری بر مدل‌سازی آب و هوا و زمینه‌های مرتبط انتخاب خواهند شد.

برای اطلاعات بیشتر در مورد E3SM مراجعه کنید https://e3sm.org/.