El Capitan обработал массив данных, содержащий более квадриллиона степеней свободы. Ученые выяснили, каким образом взаимодействуют потоки множества двигателей при одновременном запуске. С новым алгоритмом удалось оптимизировать затраты времени и энергии.
Американские ученые осуществили самое крупное на сегодняшний день моделирование газового потока с использованием суперкомпьютера экзафлопсного уровня. Им удалось отследить поведение потоков множества ракетных двигателей, функционирующих одновременно. Расчет достиг такого уровня детализации, который ранее считался недоступным даже для самых мощных вычислительных систем.
Для эксперимента был задействован El Capitan — новая установка Ливерморской лаборатории, построенная на базе платформы HPECrayEX. В ее составе работают гибридные ускорители AMDInstinctMI300A, объединяющие процессор и графический модуль в одном корпусе. Благодаря удачной компоновке задержки при обмене данными минимальны, а огромные объемы чисел обрабатываются без сбоев в скорости. В расчете участвовало более 11 тыс. узлов и свыше 44 тыс. вычислительных блоков, что позволило системе достичь производительности более экзафлопса при реальной нагрузке.
Одной из задач, стоявших перед учеными, было изучение поведения раскаленного газа вокруг плотной группы двигателей. Такая конструкция все чаще применяется в современных ракетах. Множество компактных установок легче обслуживать, их проще резервировать, а общий модуль оказывается дешевле в производстве. Однако такая схема создает другую проблему: струи сталкиваются, завиваются и могут направлять горячий поток обратно на нижнюю часть ракеты. Поэтому важно как можно точнее понимать динамику, иначе существует риск повреждения конструкции при старте.
Команда применила новый математический подход, при котором скачки давления сглаживаются без ущерба для деталей. Кроме того, ученым удалось сократить объем памяти, ускорить расчеты почти в 80 раз и уменьшить потребление энергии. Впервые задача такого масштаба была решена за несколько часов, а не за недели. Система обработала более квадриллиона степеней свободы и при этом сохраняла стабильность на всех узлах.
Полученные результаты помогут разработчикам ракет более точно оценивать нагрузки на двигатели и элементы конструкции, а инженерам — рассчитывать сложные сценарии, которые сложно воспроизвести в эксперименте. Высокое разрешение симуляции открывает путь для проектирования, основанного на расчетах, а не только на дорогостоящих испытаниях.
По мнению экспертов, данная работа устанавливает новую планку для всех будущих исследований сверхскоростных потоков и демонстрирует, что экзафлопсные системы способны обрабатывать массивные объемы данных.
Фото: hi-tech.mail.ru
