מחשב העל השני המהיר בעולם מריץ הדמייה הגדולה ביותר אי פעם של היקום

מחשב העל השני המהיר בעולם - הוא היה המהיר ביותר, לפני שהמכונה המתחרה שלו עלתה לרשת בתחילת החודש - יצר את הדמיית המחשב המורכבת ביותר שלהיקוםעד היום. המטרה של סימולציה זו היא לבדוק את מה שהחוקרים מתארים כ"הידרודינמיקה קוסמולוגית".

מחשב העל ידוע בשם Frontier, גר במעבדה הלאומית של Oak Ridge - והוא חיית מכשיר. נבנה להיות מחשב העל הראשון ב-Exascale, והוא יכול לבצע עד 1.1 exaFLOPS, השווים ל-1.1 קווינטיליון (10^18, או 1,100,000,000,000,000,000) פעולות נקודה צפה בשנייה. הוא עשוי מ-9,472 יחידות עיבוד מרכזיות (CPUs) של AMD ו-37,888 יחידות עיבוד גרפיות של AMD (GPUs). (זה אמַדְהִיםכמות של מעבדים ו-GPU כאחד). Frontier היה מחשב העל המהיר בעולם עד שמחשב על אחר, בשם El Capitan וממוקם במעבדה הלאומית של לורנס ליברמור, עקף אותו עם 1.742 exaFLOPS בנובמבר 2024, לפיאתר AMD.

צוות מהמעבדה הלאומית Argonne של משרד האנרגיה של ארה"ב באילינוי, בראשות מנהל חטיבת ארגונס למדעי החישוב, סלמן חביב, השתמש בקוד ה-HACC (Hardware/Hybrid Accelerated Cosmology Code) שלו על Frontier. פותחה לראשונה לפני כ-15 שנה, HACC מדגמנת אתאבולוציה של היקום, והקוד שלו נכתב כך שניתן יהיה להתאים אותו לכל מחשב העל המהיר ביותר בכל זמן נתון.

HACC נפרס בתחילה על מחשבי-על בקנה מידה פטה (המסוגל קוודריליוני FLOPS), שהם פחות חזקים מפרונטיר ואל קפיטן. לדוגמה, פרויקט אחד של צוות Argonne היה להשתמש ב-HACC כדי לדגמן שלוש קוסמולוגיות שונות במחשב העל Summit, מחשב בקנה מידה פטה שהיה המהיר ביותר בעולם בין נובמבר 2018 ליוני 2020. שלוש ההדמיות נקראו על שם כוכבי לכת מהעולם.מסע בין כוכביםהיקום: הדמיית Qo'nos (על שם עולם הבית הקלינגוני) עיצבה את היקום באמצעות המודל הסטנדרטי של קוסמולוגיה (שכולל חישובים על שניהםוקר); הדמיית וולקן כללה מסיביתניטרינו, והדמיית פרנג'ינר (על שם עולם הבית של פרנגי) חקרה יקום שבו אנרגיה אפלה לא הייתה קבועה, אלאהשתנה עם הזמן. התוצאותמהסימולציות של הפסגה הראו שכאשר אנרגיה אפלה משתנה היא יכולה להוביל לצבירות חזקה יותר של גלקסיות ביקום המוקדם - משהו שאסטרונומים יכולים לחפש ב-הסטה לאדוםסקרי גלקסיות, כלומר סקרי גלקסיות שמסתכלים לתוך כיסים של היקום המרוחק ביותר.

במובנים רבים, ההדמיות המתקבלות גדולות ומפורטות כמו סקר אסטרונומי עמוק, כגון, או הסקרים הקרובים שייערכו על ידי ה.

עם זאת, הדמיות הפסגה היו סימולציות של "כוח הכבידה בלבד", כלומר הן לא היו חזקות מספיק כדי לכלול כוחות או אפקטים אחרים.

"אם היינו מדמים נתח גדול מהיקום שנסקר על ידי אחד הטלסקופים הגדולים כמו מצפה הכוכבים רובין בצ'ילה, אתה מדבר על הסתכלות על נתחי זמן עצומים - מיליארדי שנים של התפשטות", אמר חביבהַצהָרָה. "עד לאחרונה, לא יכולנו אפילו לדמיין לעשות סימולציה כל כך גדולה כמו זו, אלא בקירוב הכבידה בלבד."

קָשׁוּר:הדמיית המחשב הגדולה ביותר אי פעם של היקום מסלימה את הדילמה הקוסמולוגית

נדרשו סימולציות חזקות יותר לכלול כוחות והשפעות אחרות מלבד כוח המשיכה, וכאן נכנסת Frontier, הנתמכת על ידי פרויקט של 1.8 מיליארד דולר של משרד האנרגיה בשם ExaSky למימון מחשוב Exascale.

ב-דגם סטנדרטישל הקוסמולוגיה, שני מרכיבים שולטים: חומר אפל ואנרגיה אפלה. החומר שממנו אתה ואני עשויים - מה שנקרא חומר בריוני - מהווה פחות מ-5% מהחומר והאנרגיה ביקום.

"אז, אם אנחנו רוצים לדעת מה היקום זומם, אנחנו צריכים לדמות את שני הדברים האלה [חומר אפל ואנרגיה אפלה]... כוח הכבידה כמו גם כל הפיזיקה האחרת כולל גז חם, והיווצרות שלכוכבים,וגלקסיות", אמר חביב. הוא מכנה אותו "כיור המטבח האסטרופיזי, כביכול. אלה... הם מה שאנו מכנים הדמיות הידרודינמיקה קוסמולוגית."

על מנת להכין את ה-HACC לפעולה על Frontier, הדרישות של פרויקט ExaSky היו ש-HACC חייב לפעול לפחות פי 50 מהר יותר על Frontier מאשר על Titan, שהיה מחשב העל המהיר בעולם בשנת 2012 כאשר ה-HACC פותח במקור. במהלך הריצה היבשה שלו ב-Frontier, HACC העיף את הדרישה הזו מהמים, והוכח כי הוא מהיר יותר כמעט פי 300.

ברונסון מסר, שהוא מנהל המדע ב-Oak Ridge Leadership Computing Facility, מזכה את HACC על הוספת "הריאליזם הפיזי של הכללת הבריון וכל שאר הפיזיקה הדינמית שהופכת את הסימולציה הזו לסיבוב הופעות אמיתי עבור Frontier".

ההדמיות, שיהפכו נגישות לקהילה האסטרונומית, יאפשרו לחוקרים לחקור את המודלים הקוסמולוגיים שלהם, לשאול שאלות על מהות החומר האפל, עוצמת האנרגיה האפלה, או לחפש מודלים חלופיים של כוח הכבידה כגון דינמיקה ניוטונית שונה (מונד). לאחר מכן ניתן להשוות את ההדמיות למה שמוצאים סקרים אסטרונומיים אמיתיים, כדי לקבוע איזה דגם מתאים ביותר לתצפיות.

כל זה מעלה שאלה פילוסופית מרתקת אחת: אם כוח המחשוב ימשיך לגדול, ההדמיות שלנו של היקום יגדלו יותר מפורטות ומדויקות במקביל, אבל איפה זה נגמר?

הוצעו על ידי כמה הוגים מדעיים שאנו בעצמנו עשוייםלחיות בסימולציה, אולי כתוצר של ניסיון של מישהו אחר לדמות את המציאות. ואם אנחנו יוצרים סימולציות תוך כדי סימולציה, אז אולי זה באמת צבים עד למטה.

מחשב העל השני המהיר בעולם - בעבר היה המהיר ביותר, לפני שהמכונה המתחרה שלו עלתה לרשת בתחילת החודש - יצר את הדמיית המחשב המורכבת ביותר של היקום עד כה. המטרה של סימולציה זו היא לבדוק את מה שהחוקרים מתארים כ"הידרודינמיקה קוסמולוגית".

מחשב העל ידוע בשם Frontier, גר במעבדה הלאומית של Oak Ridge - והוא חיית מכשיר. נבנה להיות מחשב העל הראשון ב-Exascale, והוא יכול לבצע עד 1.1 exaFLOPS, השווים ל-1.1 קווינטיליון (10^18, או 1,100,000,000,000,000,000) פעולות נקודה צפה בשנייה. הוא עשוי מ-9,472 יחידות עיבוד מרכזיות (CPUs) של AMD ו-37,888 יחידות עיבוד גרפיות של AMD (GPUs). (זה אמַדְהִיםכמות של מעבדים ו-GPU כאחד). Frontier היה מחשב העל המהיר בעולם עד שמחשב על אחר, בשם El Capitan וממוקם במעבדה הלאומית של לורנס ליברמור, עקף אותו עם 1.742 exaFLOPS בנובמבר 2024, לפיאתר AMD.

צוות מהמעבדה הלאומית Argonne של משרד האנרגיה של ארה"ב באילינוי, בראשות מנהל חטיבת ארגונס למדעי החישוב, סלמן חביב, השתמש בקוד ה-HACC (Hardware/Hybrid Accelerated Cosmology Code) שלו על Frontier. ה-HACC פותח לראשונה לפני כ-15 שנה, ומדגמן את התפתחות היקום, והקוד שלו נכתב כך שניתן יהיה להתאים אותו לכל מחשב העל המהיר ביותר בכל זמן נתון.

פורסם במקור בSpace.com.