Установлена рекордная производительность математического моделирования - один квадрильон операций в секунду



Группа программистов, математиков и ученых-геофизиков из Технического университета в Мюнхене (Technische Universitaet Muenchen, TUM), Университета Людвига-Максимилиана в Мюнхене (Ludwig-Maximillians Universitaet Muenchen, LMU) произвели глобальную оптимизацию кода программного обеспечения SeisSol, при помощи которого производятся расчеты математических моделей землетрясений и других геофизических процессов. Оптимизация кода была выполнена в расчете на архитектуру одного из самых эффективных современных суперкомпьютеров, суперкомпьютера SuperMUC, находящегося в распоряжении Центра суперкомпьютерных вычислений в Лейбнице (Leibniz Supercomputing Center), что позволило получить рекордный на сегодняшний день показатель производительности при расчетах геофизических математических моделей, который составил один квадрильон операций с плавающей запятой в секунду.

Ученые-геофизики используют программное обеспечение SeisSol для исследований процессов образования, распространения сейсмических волн ниже поверхности Земли и других явлений, которые становятся причиной землетрясений на поверхности.

Главной целью ученых является проведение моделирования землетрясений с максимально возможной для этого точностью, что позволяет лучше понять все происходящие процессы и что, в свою очередь, позволит более точно прогнозировать землетрясения и их последствия.

Однако, вычисления, используемые в расчетах таких математических моделей, настолько сложны, что для увеличения точности построения модели требуется вычислительная мощность, сопоставимая с мощностью самых высокопроизводительных суперкомпьютеров.



Группа исследователей, возглавляемая доктором Кристианом Пелтисом (Dr. Christian Pelties) и профессором Майклом Бэдером (Professor Michael Bader), взяла базовое программное обеспечение SeisSol и произвела обширную оптимизацию 70 тысяч строчек программного кода, полностью адаптировав их для архитектуры суперкомпьютера SuperMUC. В результате этой оптимизации скорость расчетов программы SeisSol была увеличена в пять раз, ее пиковая производительность составила 1.42 петафлопс, что соответствует 44.5 процентам теоретической пиковой производительности системы SuperMUC в целом.

И эти показатели сделали оптимизированную программу SeisSol самой эффективной программой математического моделирования в мире на сегодняшний день.

Получив в свое распоряжение столь впечатляющую вычислительную мощность, ученые произвели расчеты математической модели вулкана Мерапи (Merapi) на острове Ява. Следует отметить, что этот вулкан является самым сложным вулканом на земном шаре с точки зрения его геометрии и строения. Моделирование процессов, происходящих в недрах вулкана Мерапи заняло 3 часа времени в течение которых суперкомпьютер SuperMUC, имеющий в своем распоряжении 147 456 вычислительных ядер, держал среднюю планку производительности на уровне 1.09 квадрильона операций с плавающей запятой в секунду.

Следующей математической моделью, которая будет рассчитана при помощи суперкомпьютера SuperMUC и оптимизированной программы SeisSol, станет модель землетрясения и сейсмических волн, которые распространяются на многие сотни километров.

При этом, пространственная разрешающая способность математической модели будет равна одному метру, что позволит ученым отследить все происходящие процессы с самым высоким на сегодняшний день уровнем детализации.

Источник

«Научные истины всегда парадоксальны, если судить на основании повседневного опыта, который улавливает лишь обманчивую видимость вещей»

Карл Маркс

Файлы

Тайны мозга. Почему мы во всё верим?

Конец знакомого мира: Социология XXI века

Введение в математическую философию

Айзек Азимов: В начале