NASA - моделирование погоды

НАСА использует для моделирования космической погоды 25 тысяч ядер компьютера Pleiades - SGI InfiniBand кластера

Система SGI® ICE™ продолжает расширять горизонты научных открытий

Компания SGI (NASDAQ: SGI), признанный лидер в технических вычислениях, объявила сегодня, что с помощью сети InfiniBand длиной около 100 км, в Отделении суперкомпьютерных вычислений НАСА Научно-исследовательского центра имени Эймса в Моффетт Филде, штат Калифорния, ученые смогли использовать 25 000 ядер процессора SGI® ICE™ Intel® Xeon® ”Pleiades”, для запуска моделирования космической погоды.

Одна особая область науки изучает магнитное перезамыкание – физический процесс в хорошо проводящей плазме, а также процессы, которые происходят в магнитосфере Земли, в которых перестраивается магнитная топология и магнитная энергия переходит в кинетическую или тепловую энергию. Эта область исследований имеет решающее значение, так как эти возмущения могут нарушать работу электросетей, влияют на спутниковую связь и могут нарушить связь с авиакомпаниями.

«Мы изучаем эффективность перезамыкания при различных условиях в магнитосфере», сказал д-р Хома Каримабади, ведущий специалист группы космической физики в Университете Калифорнии, Сан-Диего. «Это включает в себя такие вещи, как продолжительность смешивании плазмы солнечного ветра и от магнитосферы. Затем группа использует детали локального масштаба для улучшения модели магнитного перезамыкания в «глобальном» моделировании, которое охватывает области, начиная примерно с трех земных радиусов и распространяется на 30 - 200 земных радиусов, а радиус Земли составляет около 6400 километров».

Как подробно описано в статье Джарретта Коэна из НАСА «Открывая тайны космической погоды», от солнечных вспышек, выбросов коронального вещества и других явлениях космической погоды Земля защищена магнитосферой – магнитным полем, которое ее окружает. Но иногда в магнитосфере Земли образуются «трещины», что позволяет проникать космической погоде внутрь, что может привести к повреждению. Получение информации о космической погоде означает получить всё, начиная от 1280000 километров размера магнитосферы до субатомных масштабов электронов. Для такого моделирования потребуются суперкомпьютеры в 1000 раз быстрее, чем те, которые доступны в настоящее время, поэтому, исследовательская группа разбивает задачу на две части. Они начинают с «локального» моделирования, которое полностью включает электронную физику регионов магнитосферы, где, как известно, происходит перезамыкание, за которым следует «глобальные» моделирование.

Получая доступ к 25 000-ядерному суперкомпьютеру SGI, доктор Каримабади сказал, что его группа может запустить «кинетическое» моделирование, которое рассматривает каждый электрон с его полными свойствами и объясняет, как электроны позволяют возникнуть перезамыканию. В локальном моделировании, электроны рассматриваются как отдельные частицы. В глобальном моделировании, электроны рассматриваются как жидкости, а ионы (электрически заряженные атомы) в виде частиц. С помощью суперкомпьютера, моделирование может выполняться в течение пяти дней подряд, что позволяет исследовать многие параметры. Благодаря последним результатам, выяснилось, что магнитное перезамыкание само по себе довольно бурный процесс, производящий вихри в плазме, которые создают много взаимодействующих потоков витых пучков магнитного поля. Как отмечено с помощью космических аппаратов, такие пучки могут достигать нескольких земных радиусов.

Космическая погода является лишь одним приложением, работающим в диапазоне петафлопсов сегодня, которое выиграет от перехода на вычисления Exascale. SGI полон решимости представить решения Exascale на рынок в рамках открытой вычислительной парадигмы, в которой InfiniBand будет играть важную роль, предоставляя ключевые элементы связи. Продемонстрировав, что InfiniBand можно задействовать в петафлоповых системах в НАСА, SGI также будучи партнером Total переносит InfiniBand в мультипетафлоповое коммерческое пространство. В сочетании с программным обеспечением и инструментами, такими как SGI Management Center и SGI Performance Suite, а также решениями для больших данных SGI InfiniteStorage, SGI предлагает максимально удобный переход с мультипетафлопов в диапазон Exascale.

«Растущая сложность проблем, которые, как ожидается, решат суперкомпьютеры – вот почему мы по-прежнему привержены разработке и предоставлении решения Exascale», сказал Правин К. Мандал, старший вице-президент по инжинирингу SGI. «НАСА была давним партнером SGI в развитии технологий и научных открытий. На протяжении пяти поколений, SGI® ICE™ тесно интегрировало технологию InfiniBand для обеспечения максимальной производительности и возможности масштабирования в полностью открытую сетевую архитектуру, и в то же время, с сетями пяти различных топологий, ICE достаточно гибкая, чтобы выдержать все нагрузки, которые приносят пользу науке».

Максимизация производительности в области высокопроизводительных вычислений современных платформ требует использования улучшенных методов передачи данных. На суперкомпьютере Pleiades, каждый узел имеет «прямое» подключение InfiniBand к остальной части сети. Вот почему Pleiades имеет самую большую сеть InfiniBand из всех систем HPC, числящихся в Списке top500. Обеспечивая низкие задержки и высокую пропускную способность, а также большую скорость передачи сообщений, высокоскоростная связь используется для крупномасштабного моделирования, такого как исследования НАСА и заменяет собственные или низкопроизводительные решения.

«Масштабируемый архитектурный дизайн платформы SGI ICE обеспечивает отличное средство для демонстрации производительности, масштабируемости и эффективности серверов на базе Mellanox InfiniBand и решений для хранения данных», сказал Дэвид Барзилай, вице-президент по маркетингу компании Mellanox Technologies. «Применение способности InfiniBand эффективно масштабироваться до 10 000 и более серверных узлов, позволяет управлять моделированием космической погоды большей сложности быстрее и с большей точностью».

Суперкомпьютер Плеяды (Pleiades) в настоящее время занимает 7 место в списке самых мощных систем HPC в мире, основанном на Списке 500 лучших, опубликованном в ноябре 2011 года. Более подробная информация о суперкомпьютере доступна по адресу: http://www.nas.nasa.gov/hecc/resources/pleiades.html

О SGI
Компания SGI является признанным лидером в технических вычислениях, компания ориентирована на оказание помощи клиентам в решении их самых требовательных деловых и технологических проблем. Для получения дополнительной информации посетите наш сайт sgi.com.

О Минимакс
Компания Минимакс с 2012г. выполняет функции центра компетенций, дистрибутора, регионального склада запасных частей (Россия и СНГ) и центра технической поддержки по продукции и решениям SGI.