Өнгөрсөн сард судлаачдын баг дэлхийн хамгийн хурдан суперкомпьютерийг орчлон ертөнцийн атомууд болон харанхуй материйн мөн чанарыг судлах томоохон эргэлзээтэй асуудал дээр ажиллуулжээ.
Энэхүү суперкомпьютерийг Frontier гэж нэрлэдэг бөгөөд судлаачид саяхан үүнийг ашиглан орчлон ертөнцийн хамгийн том астрофизикийн симуляцийг ажиллуулсан байна. Уг симуляцийн хэмжээ том хэмжээний дурангийн обсерваториудаар хийгдсэн судалгаатай нийцэхүйц бөгөөд өмнө нь иймэрхүү зүйл хийх боломжгүй байв. Энэ симуляцийн тооцооллууд нь орчлон ертөнцийн материйн агуулгыг, бидний харж буй бүх зүйлээс эхлээд зөвхөн таталцлын хүчээр жирийн материтай харилцдаг үл үзэгдэх зүйлсийг хүртэл хамарсан космологийн симуляцийн шинэ суурийг тавьж өгч байна.
Frontier суперкомпьютер яг юуг тооцоолсон бэ?
Frontier бол секундэд нэг квинтиллион (нэг тэрбум тэрбум) тооцоолол хийх чадвартай эксаскейл ангиллын суперкомпьютер юм. Өөрөөр хэлбэл, энэ нь орчлон ертөнцийн мэдэгдэж буй болон нууцлаг физик, хувьслыг симуляц хийх асар том даалгаварт нийцэхүйц хүчин чадалтай хүчирхэг машин юм.
“Орчлон ертөнц хэрхэн ажиллаж байгааг мэдэхийг хүсвэл бид таталцлын хүч болон халуун хий, оддын үүсэл, хар нүх, галактикуудын бүрэлдэн тогтолт гэх мэт бусад бүх физикийг симуляц хийх хэрэгтэй,” гэж Аргонне үндэсний лабораторийн тооцооллын шинжлэх ухааны хэлтсийн дарга Салман Хабиб Оак Риджийн үндэсний лабораториос гаргасан мэдэгдэлдээ онцолжээ. “Энэ бол астрофизикийн ‘гал тогооны бүгдийг хамарсан орц’ гэх мэт зүйл юм.”
Бидний мэддэг матер буюу харж чадах зүйлс—Хар нүхнээс молекулын үүл, гариг эрхэс, дагуулууд хүртэлх матер—Орчлон ертөнцийн ердөө 5%-ийг бүрдүүлдэг гэж CERN мэдээлдэг. Орчлон ертөнцийн илүү том хэсгийг зөвхөн харагдах (атомуудын) материд үзүүлэх таталцлын нөлөөгөөр таамагладаг. Энэ үл үзэгдэх хэсгийг хар матери гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь орчлон ертөнцийн 27%-ийг бүрдүүлдэг байж болох янз бүрийн бөөмс болон биетүүдийн ерөнхий нэршил юм. Үлдсэн 68%-ийг орчлон ертөнцийн тэлэлтийн хурдыг нэмэгдүүлэх үүрэгтэй хар энерги хэмээх зүйлд хамааруулдаг байна.
Frontier бидний орчлон ертөнцийг ойлгоход хэрхэн нөлөөлж байна вэ?
“Хэрэв бид Чилийн Рубин Обсерватори зэрэг том дурангийн тусламжтайгаар судлагдсан орчлон ертөнцийн томоохон хэсгийг симуляц хийхийг хүсвэл тэр нь асар их цаг хугацааг — Орчлон ертөнцийн хэдэн тэрбум жилийн тэлэлтийг — хамарна,” гэж Салман Хабиб хэлжээ. “Саяхныг хүртэл бид зөвхөн таталцлын ойролцоо тооцооллоор л ийм том симуляц хийх тухай төсөөлж чадахгүй байв.”
Дээрх графикийн зүүн талын дүрс нь галактикуудын бөөгнөрөл агуулсан бүсэд орчлон ертөнцийн өргөжин тэлэлтийн хэдэн тэрбум жилийн хувьслыг харуулж байхад, баруун талын дүрс нь тухайн дүрсийн нэг хэсэгт галактикуудын бүрэлдэн тогтох, хөдөлгөөнийг цаг хугацааны явцад харуулдаг байна.
“Энэ нь зөвхөн физикийн орчны асар их хэмжээ төдийгүй, орчин үеийн ажиглалтын судалгаануудтай шууд харьцуулалт хийхэд шаардлагатай хэмжээнд хүрэх эксаскейл тооцооллын чадвартай холбоотой юм,” гэж Оак Риджийн Лидерийн Тооцооллын Байгууллагын шинжлэх ухааны захирал Бронсон Мессер онцлон тэмдэглэв. “Түүнчлэн, энэхүү симуляцийг Frontier-ийн жинхэнэ гайхамшиг болгож буй зүйл бол барионууд болон бусад динамик физикийн нэмэлт бодит байдал юм.”
Frontier дэлхийн хамгийн хурдан суперкомпьютер байхаа больжээ
Frontier нь Эрчим хүчний яамны ашигладаг хэд хэдэн эксаскейл суперкомпьютерийн нэг бөгөөд 9,400 гаруй CPU, 37,000 гаруй GPU-аас бүрддэг. Энэ нь Оак Риджийн Үндэсний Лабораторид байрладаг боловч саяхны симуляцийг Аргонне лабораторийн судлаачид ажиллуулсан байна.
Frontier-ийн үр дүн нь тус суперкомпьютерт зориулсан Hardware/Hybrid Accelerated Cosmology Code (HACC) гэх кодны ачаар боломжтой болсон. Арван таван жилийн өмнө боловсруулагдсан уг кодыг АНУ-ын Эрчим хүчний яамны 1.8 тэрбум ам.долларын хөрөнгөөр хэрэгжүүлсэн, найман жилийн турш үргэлжилсэн Exascale Computing Project-ын хүрээнд шинэчлэн сайжруулжээ. Энэхүү төсөл энэ жил дууссан байна.
Симуляцийн үр дүнг өнгөрсөн сард зарлах үед Frontier дэлхийн хамгийн хурдан суперкомпьютер хэвээр байсан. Гэвч тун удалгүй El Capitan суперкомпьютер Frontier-ийг гүйцэж, дэлхийн хамгийн хурдан суперкомпьютер болжээ. El Capitan нь нэг секундэд 1.742 квинтиллион тооцоолол хийх чадвартай бөгөөд нийт дээд гүйцэтгэл нь 2.79 квинтиллион тооцоололд хүрдэг гэж Лоуренс Ливерморын Үндэсний Лаборатори мэдээлсэн байна.
gizmodo.com
