ศักยภาพสำหรับความเข้าใจของเราเกี่ยวกับจักรวาลได้ก้าวกระโดดครั้งใหญ่หลังจาก Frontier ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ตั้งอยู่ในห้องปฏิบัติการแห่งชาติโอ๊คริดจ์ (ORNL) ได้สร้างการจำลองของจักรวาลในระดับที่ไม่เคยประสบความสำเร็จมาก่อน
Frontier ใช้แพลตฟอร์มซอฟต์แวร์ที่เรียกว่า Hardware/Hybrid Accelerated Cosmology Code (HACC) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ Exasky ซึ่งเป็นโครงการที่เป็นส่วนหนึ่งของกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา (DOE) 1.8 พันล้านเหรียญสหรัฐโครงการคอมพิวเตอร์ Exascale- ความคิดริเริ่มด้านการวิจัยและพัฒนาซอฟต์แวร์ที่ใหญ่ที่สุดที่ได้รับการสนับสนุนโดย DOE
ภายใต้ที่ยากลำบากแอปพลิเคชั่นทางวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องวิ่งเร็วกว่ามาตรฐานก่อนหน้านี้ถึง 50 เท่า แต่ Frontier และ HACC วิ่งไปข้างหน้าอย่างรวดเร็วก่อนที่ความคาดหวังจะทำงานได้เร็วกว่าการจำลองแบบ Moon Titan ของดาวเสาร์เกือบ 300 เท่า ทีม DOE/HACC ใช้เวลาเจ็ดปีนับตั้งแต่การจำลองครั้งแรกเพิ่มขีดความสามารถในซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Exascale เช่น Frontier
สิ่งนี้ได้รับอนุญาตสำหรับการจำลองจักรวาลวิทยาอุทกพลศาสตร์ซึ่งเป็นแบบจำลองคอมพิวเตอร์ที่เข้มข้นมากขึ้นซึ่งรวมเอาหลักการเช่นการขยายตัวของจักรวาลและอิทธิพลของสสารมืด รุ่นก่อนหน้านี้รวมมาตรการของแรงโน้มถ่วงก๊าซหรือพลาสมาเท่านั้น
พลังของการคำนวณ exascale
การจำลองซึ่งดำเนินการในเดือนพฤศจิกายน 2567 ใช้โหนดคอมพิวเตอร์ของ Frontier ประมาณ 9,000 โหนดทั้งหมดนี้มีการ์ดกราฟิก MI250X Instinct MI250X
ชายแดนเป็นที่สอง-และสามารถตี 1.4 exaflops ของพลังงาน ประสิทธิภาพของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ถูกวัดในการทำงานแบบลอยตัวต่อวินาที (Flops)-โดยที่หนึ่งการดำเนินการลอยจุดคือการคำนวณทางคณิตศาสตร์
ที่เกี่ยวข้อง:
สิ่งใดก็ตามที่มีความสามารถมากกว่า 999 Petaflops (0.9 exaflops) เรียกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ "exascale" เครื่องอื่น ๆ ที่ทรงพลังกว่า Frontier เท่านั้น- ซึ่งสามารถเข้าถึง 1.7 exaflops ของพลังงาน
นอกเหนือจากการจำลองจักรวาลแล้วชายแดนยังถูกนำมาใช้ในการวิจัยที่สำคัญอื่น ๆ ในเดือนเมษายน 2566 นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างแบบจำลองบรรยากาศ E3SM ที่แก้ปัญหาเมฆ (SCREAM)-Aโปรแกรมซึ่งจำลองข้อมูลสภาพภูมิอากาศทั่วโลกตลอดทั้งปีลงไปที่ความละเอียดเพียง 3 กม. หนึ่งในแบบจำลองสภาพภูมิอากาศที่ซับซ้อนที่สุดที่เคยคำนวณมาตอนนี้เป็นรากฐานที่สำคัญในการวิเคราะห์ปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างบรรยากาศมหาสมุทรและที่ดินเพื่อปรับปรุงการทำนายสภาพอากาศและรวบรวมข้อมูลความเที่ยงตรงสูงเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
ในวัสดุ Frontier ให้นักออกแบบมาพร้อมกับพื้นผิวใหม่และรูปทรงเรขาคณิตสำหรับสารที่เพิ่มขึ้นทำให้มันแข็งแกร่งขึ้นเบาลงและป้องกันการกัดกร่อน ความสามารถในการประมวลผลการประมวลผลแบบ exascale ทำให้นักวิจัยสามารถจำลองการทำงานร่วมกันทางเคมีในระดับโมเลกุลเพื่อทำนายพฤติกรรมของวัสดุ ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ยังได้รับเช่นกันเป็นหัวใจสำคัญในการค้นหาวัสดุใหม่สำหรับการจัดเก็บพลังงานการขนส่งการผลิตและการแพทย์นิวเคลียร์
อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์รู้สึกตื่นเต้นเป็นพิเศษเกี่ยวกับวิธีการคำนวณแบบ exascale(AI). ความเร็วของเครื่องเหล่านี้ช่วยให้โปรแกรมเมอร์วนอัลกอริทึมและวิเคราะห์ชุดข้อมูลขนาดใหญ่อย่างรวดเร็วโดยเฉพาะอย่างยิ่งในงานเช่นแบบจำลองภาษาขนาดใหญ่ที่เร็วขึ้นหรือแอปพลิเคชันของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ไปยังแบบจำลองสภาพภูมิอากาศและการทำนายการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
