Oltre un milione di core per le simulazioni di fluidodinamica

Oltre un milione di core per le simulazioni di fluidodinamica

La Stanford University si appoggia alla potenza computazionale del supersistema Sequoia Bluegene/Q di IBM, che grazie al suo milione e mezzo di core di elaborazione consente di compiere un importante passo avanti nelle simulazioni delle turbolenze dei motori jet

di Andrea Bai pubblicata il , alle 08:21 nel canale Scienza e tecnologia
IBM
 

Un interessante esempio delle tipologie di applicazioni cui può andare incontro un Supercomputer - ovvero una enorme struttura elaborativa composta da migliaia di nodi di computazione che operano in maniera sinergica per affrontare e risolvere calcoli di particolare complessità - ci viene offerto dal Center for Turbulence Research della Stanford University che ha stabilito un nuovo punto di riferimento nella scienza della computazione impiegando un supercomputer con oltre un milione di core elaborativi per risolvere un complesso problema di fluidodinamica, la previsione del rumore generato da un motore jet supersonico.

Joseph Nichols, ricercatore associato presso il CTR, ha lavorato sul supercomputer Sequoia IBM Bluegene/Q installato presso i Lawrence Livermore National Laboratories, finanziato dal programma Advanced Simulation and Computing della National Nuclear Security Administration. Il supersistema Sequoia è dotato di ben 1.572.864 core di elaborazione ed 1,6 petabyte di memoria, capace di una potenza computazionale di oltre 16 petaflop (dato aggiornato al mese di novembre 2012).

Nichols è stato in grado di dimostrare, per la prima volta, la possibilità di condurre simulazioni di fluido dinamica anche su un supersistema dotato di un così elevato numero di core, contribuendo così alle attività di ricerca mirata alla progettazione di motori a reazione più silenziosi. Il rumore generato dai motori a reazione è uno tra i più intensi prodotti dall'attività umana e può risultare particolarmente pericoloso per il personale di terra, anche per coloro i quali sono equipaggiati con i più avanzati sistemi di protezione acustica. Senza contare, ovviamente, i vari disagi arrecati alle comunità che si trovano nei dintorni degli aeroporti.

Gli ingegneri sono quindi impegnati nella progettazione di motori in grado di generare una rumorosità d'esercizio più contenuta ed in loro soccorso giungono le simulazioni predittive, basate su modelli computazionali avanzati: si tratta di simulazioni di particolare complessità che consentono di osservare e misurare nel dettaglio ciò che accade nelle scie di scarico, un ambiente altrimenti inaccessibili con i dispositivi di rilevazione sperimentale.

La particolare complessità delle simulazioni computazionali di fluidodinamica permettono di mettere alla prova tutti gli aspetti di un supercomputer e richiedono un bilanciamento ottimale tra le caratteristiche di computazione, il sottosistema memoria e le infrastrutture di interconnessione. Un supercomputer come il Sequoia si occupa di suddividere le complesse elaborazioni matematiche in segmeti più piccoli che possano essere affrontati contemporaneamente: maggiori sono i core a disposizione, più velocemente possono essere condotti i calcoli, oppure più complessi possono essere i calcoli affrontati.

I ricercatori hanno fatto uso di un codice per le simulazioni denominato CharLES, sviluppato da Frank Ham, ex-ricercatore associato di Stanford. Questo codice fa uso di mesh non strutturate per simulare le turbolenze dei fluidi in presenza di geometrie complesse.

Tuttavia, nonostante la maggior potenza computazionale messa a disposizione da un maggior numero di core, è possibile che la difficoltà dei calcoli rappresenti una sfida più grande nel momento in cui si ha a che fare con molti core di elaborazione: parti di codice che in precedenza non hanno causato problemi, possono improvvisamente trasformarsi in colli di bottiglia ed è pertanto importante procedere ad una attenta revisione del codice per eliminare tutte le imperfezioni che potrebbero trasformarsi in un problema di elaborazione.

Dopo varie settimane di revisione del codice, i ricercatori di Stanford e del LLNL hanno potuto condurre con successo la simulazione, constatando una buona scalabilità delle prestazioni del codice ed un considerevole risparmio di tempo nel raggiungimento della soluzione al problema. "Queste esecuzioni rappresentano un incremento di almeno un ordine di grandezza nella potenza computazionale per le grandi simulazioni condotte al Center for Turbulence Research. Le implicazioni per la scienza predittiva sono sbalorditive" ha commentato Nichols.

Oltre alle simulazioni necessarie per indagare il rumore prodotto dai motori jet, i ricercatori di Stanford del Predictive Science Academic Alliance Program, supportati dal Dipartimento dell'Energia, stanno utilizzando CharLES per analizzare sistemi di propulsione utilizzati nel volo a velocità superiori a quelle del suono e per simulare le turbolenze dei fluidi sull'intera ala di un aeroplano.

12 Commenti
Gli autori dei commenti, e non la redazione, sono responsabili dei contenuti da loro inseriti - info
uazzamerican30 Gennaio 2013, 10:19 #1
Che spreco incredibile di risorse...
Tutta l' aeronautica si basa, anzi no, usa a piene mani, tecnologia e concetti della seconda guerra mondiale.
Senza andare a fare la solita affermazione che i crucchi avevano già inventato tutto, l'A10 thunderbolt è stato quasi solo un caso che vincesse la "sfida" per la produzione contro l'utilizzo del P51 mustang (riveduto, ovvio) al suo posto.
Mith8930 Gennaio 2013, 10:45 #2
Originariamente inviato da: uazzamerican
Che spreco incredibile di risorse...
Tutta l' aeronautica si basa, anzi no, usa a piene mani, tecnologia e concetti della seconda guerra mondiale.


scusa ma cosa centra? affinare sempre di più un'ottima (anche se vecchia) tecnologia non mi pare proprio inutile. Che poi quello di ridurre il rumore dei jet sarà uno dei meillemila usi che faranno di quel bestione
Lithios30 Gennaio 2013, 11:12 #3
La fluidodinamica è uno dei rami della fisica classica più complessi e chi ha studiato ingegneria lo sa bene ^^
bio8230 Gennaio 2013, 11:21 #4
Originariamente inviato da: uazzamerican
Che spreco incredibile di risorse...
Tutta l' aeronautica si basa, anzi no, usa a piene mani, tecnologia e concetti della seconda guerra mondiale.
Senza andare a fare la solita affermazione che i crucchi avevano già inventato tutto, l'A10 thunderbolt è stato quasi solo un caso che vincesse la "sfida" per la produzione contro l'utilizzo del P51 mustang (riveduto, ovvio) al suo posto.


spreco di risorse.....sìsì....

senza simulazioni CFD la metà delle cose che fai normalmente non funzionerebbero, funzionerebbero male o costerebbero 10 volte tanto....

prendendo giusto un'automobile come esempio pratico (senza andare nell'aeronautica), metà è progettata e verificata con analisi CFD...

bio
DarKilleR30 Gennaio 2013, 11:59 #5
se per questo anche a livello di materie come geometria e matematica usiamo teorie, teoremi e corollari sviluppati qualche millennio fa dai Greci!

Anche il cemento armato l'hanno inventato i romani!

E tutto quello che facciamo a livello di matematica e fisica più avanzata è tutto basato su scoperte teoriche effettuate in media 2 secoli e mezzo fa!
sbudellaman30 Gennaio 2013, 14:09 #6
Originariamente inviato da: uazzamerican
l'A10 thunderbolt è stato quasi solo un caso che vincesse la "sfida" per la produzione contro l'utilizzo del P51 mustang (riveduto, ovvio) al suo posto.


wait... what?
gd350turbo30 Gennaio 2013, 15:01 #7
A questa news, ci sta come un abito su misura:

Ma ci gira crysis 3 ?
M@n30 Gennaio 2013, 15:21 #8
Originariamente inviato da: gd350turbo
A questa news, ci sta come un abito su misura:

Ma ci gira crysis 3 ?


zanarkand31 Gennaio 2013, 00:32 #9
Originariamente inviato da: gd350turbo
A questa news, ci sta come un abito su misura:

Ma ci gira crysis 3 ?


Più che altro, se ci gira GTA 4 in full HD con tutto al max, mod grafici, e anti alias 8x
AlexSwitch31 Gennaio 2013, 01:25 #10
Originariamente inviato da: uazzamerican
Che spreco incredibile di risorse...
Tutta l' aeronautica si basa, anzi no, usa a piene mani, tecnologia e concetti della seconda guerra mondiale.
Senza andare a fare la solita affermazione che i crucchi avevano già inventato tutto, l'A10 thunderbolt è stato quasi solo un caso che vincesse la "sfida" per la produzione contro l'utilizzo del P51 mustang (riveduto, ovvio) al suo posto.


Ed ecco la sparata colossale.... L'areonautica moderna, degli ultimi 30/35 anni, utilizza tecnologie e concetti che nel 1945, ultimo anno di guerra, gli ingegneri più abili riuscivano si e no ad intuire ma non sapevano minimamente risolvere in pratica, proprio per la carenza di strumenti di calcolo efficienti abbinati alle simulazioni in scala. Facciamo degli esempi: regola delle aree per le velocità transoniche, geometria delle ali per la portanza e la stabilità di volo alle velocità superiori al suono, uso di materiali leggeri e resistenti come i compositi, efficienza dei turbogetti, etc. etc. Tutte cose che sono state affinate solamente tramite l'uso sempre più massiccio di computer sempre più potenti.

P.S. forse intendevi il Curtiss P47 Thunderbolt in riferimento al P51 Mustang, e non certo al Fairchild A10 Thunderbolt II entrato in servizio una trentina di anni dopo!!!

Devi effettuare il login per poter commentare
Se non sei ancora registrato, puoi farlo attraverso questo form.
Se sei già registrato e loggato nel sito, puoi inserire il tuo commento.
Si tenga presente quanto letto nel regolamento, nel rispetto del "quieto vivere".

La discussione è consultabile anche qui, sul forum.
 
^