Науковці США здійснили рекордну симуляцію еволюції Всесвіту

Космологічна модель Всесвіту, що охоплює 15 мільярдів світлових років, встановила новий науковий рекорд завдяки потужності суперкомп’ютера Frontier.

Науковці з національних лабораторій Арґонн і Оук-Рідж, США, здійснили найбільшу в історії симуляцію еволюції Всесвіту. Цей проєкт реалізовано за допомогою суперкомп’ютера Frontier — найпотужнішої у світі машини для відкритих наукових досліджень, здатної виконувати 2 квінтильйони операцій за секунду. Frontier дозволив дослідникам змоделювати взаємодії між темною матерією та газом, охопивши об’єм простору у 15 мільярдів світлових років, із точністю, якої раніше не вдавалося досягти.

Ключовою розробкою для симуляції став код HACC — «Hardware/Hybrid Accelerated Cosmology Code», адаптований до екзафлопних обчислень у рамках проєкту ExaSky. Ініціатором модернізації був Салман Хабіб, директор Відділу обчислювальних наук Арґоннської лабораторії. «Мета полягала не лише в прискоренні обчислень, а й у розширенні фізичних моделей та аналітики», — підкреслив Хабіб. Команда впровадила чотири нововведення, які дозволили використати майже всі 9 402 вузли Frontier.

У 2013 році команда запускала подібні обчислення на суперкомп’ютері Titan зі швидкістю 20 петафлопс. Тепер, як зазначає керівник симуляцій Нік Фронтьєр, «ми досягли понад 500 петафлопс із повною астрофізикою». Він пояснив, що використання лише процесорів (CPU) вимагало б цілого року для тих же обсягів роботи, тоді як графічні прискорювачі (GPU) значно підвищили ефективність моделювання.

Результати симуляції — це 4 трильйони частинок, змодельованих у високій роздільній здатності. Ці дані відкривають нові горизонти для аналізу структури космосу, формування галактик і поведінки темної матерії. «Отриманий масив даних аналізуватиметься ще багато років», — наголосив Хабіб. Водночас команда вже готується до наступного виклику — ще масштабнішого моделювання завдяки потенціалу екзафлопного обчислення.

Цей проєкт, номінований на престижну премію Gordon Bell Prize, демонструє, як сучасні обчислювальні технології змінюють розуміння Всесвіту. Як зазначає Фронтьєр: «Навіть потрапляння до фіналістів — це вже перемога для нашої команди».