ثاني أسرع حاسوب عملاق في العالم يجري أكبر محاكاة للكون على الإطلاق

ابتكر ثاني أسرع حاسوب عملاق في العالم أكثر المحاكاة الحاسوبية تعقيدًا للكون حتى الآن. الهدف من هذه المحاكاة هو اختبار ما يصفه الباحثون بـ “ديناميكيات الماء الكونية”.

يقع الكمبيوتر العملاق، المعروف باسم Frontier، في مختبر أوك ريدج الوطني. إنها آلة عملاقة مصممة لتكون أول حاسوب فائق الإكساسكيل، ويمكنها أداء ما يصل إلى 1.1 إكسافلوب، أي ما يعادل 1.1 كوينتيليون (10^18، أو 1,100,000,000,000,000,000) عملية الفاصلة العائمة. أما في الثانية، فهي مصنوعة من 9,472 وحدة معالجة مركزية AMD و37,888 وحدة معالجة رسومات AMD. (هذا عدد مذهل من وحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات.)

كان Frontier أسرع كمبيوتر عملاق في العالم حتى تجاوزه كمبيوتر عملاق آخر، يُدعى El Capitan وموجود في مختبر لورانس ليفرمور الوطني، بمقدار 1742 إكسافلوب في نوفمبر 2024، وفقًا لموقع AMD الإلكتروني.

استخدم فريق من مختبر أرجون الوطني التابع لوزارة الطاقة الأمريكية في إلينوي، بقيادة مدير علوم الحوسبة في أرجون، سلمان حبيب، برنامج HACC الخاص بهم على الحدود. تم تطوير HACC لأول مرة منذ حوالي 15 عامًا، وهو يحاكي تطور الكون. برنامجه من النوع الذي يمكن تكييفه مع أي كمبيوتر عالي السرعة في أي وقت.

تم نشر HACC في البداية على أجهزة الكمبيوتر العملاقة بيتاسكيل (قادرة على كوادريليونات من FLOPS)، وهي أقل قوة من Frontier وEl Capitan.

على سبيل المثال، كان أحد مشاريع فريق أرجون هو استخدام HACC لنمذجة ثلاثة علوم فلكية مختلفة على حاسوب Summit العملاق، وهو حاسوب بيتاسكيل كان الأسرع في العالم بين نوفمبر 2018 ويونيو 2020.

تمت تسمية جميع عمليات المحاكاة الثلاث على اسم كواكب من عالم ستار تريك: محاكاة Qo’nos (التي سميت على اسم عالم Klingon الأصلي) صممت نموذج الكون باستخدام النموذج القياسي لعلم الكون (والذي يتضمن حسابات حول كل من الطاقة المظلمة والمادة المظلمة الباردة)؛ تضمنت محاكاة فولكان نيوترينوات ضخمة، واستكشفت محاكاة فيرينجينار (التي سميت على اسم عالم فيرينجي الأصلي) كونًا لا تكون فيه الطاقة المظلمة ثابتة، ولكنها تتغير بمرور الوقت.

وأظهرت نتائج عمليات المحاكاة في القمة أنه عندما تتغير الطاقة المظلمة، فإنها يمكن أن تؤدي إلى تجمعات أقوى للمجرات في الكون المبكر، وهو أمر يمكن لعلماء الفلك البحث عنه في مسوحات المجرات ذات الانزياح الأحمر العالي، أي مسوحات المجرات التي تبحث في جيوب من المجرات البعيدة جدًا. الكون.

ومن نواحٍ عديدة، كانت عمليات المحاكاة الناتجة كبيرة ومفصلة مثل المسوحات الفلكية العميقة الكبرى، مثل مسح سلون الرقمي للسماء، أو المسوحات القادمة التي سيجريها مرصد فيرا سي روبين.

ومع ذلك، كانت عمليات محاكاة القمة عبارة عن محاكاة “للجاذبية فقط”، مما يعني أنها لم تكن قوية بما يكفي لتشمل قوى أو تأثيرات أخرى.

وقال حبيب في بيان: “إذا أردنا محاكاة جزء كبير من الكون يتم مسحه بواسطة أحد التلسكوبات الكبيرة مثل مرصد روبن في تشيلي، فأنت تتحدث عن النظر إلى أجزاء ضخمة من الزمن، مليارات السنين من التوسع وحتى وقت قريب لم نكن نتصور القيام بشيء كهذا”. “محاكاة ضخمة باستثناء تقريب الجاذبية فقط.”

كانت هناك حاجة إلى عمليات محاكاة أكثر قوة لتشمل قوى وتأثيرات أخرى إلى جانب الجاذبية، وهنا يأتي دور Frontier، بدعم من مشروع وزارة الطاقة بقيمة 1.8 مليار دولار يسمى ExaSky لتمويل حوسبة exascale.