Исследователь Джозеф Николс (Joseph Nichols) из Центра исследования турбулентности в Стэнфорде (CTR) установил новый рекорд использования компьютеров для научных расчетов, успешно применив суперкомпьютер с числом ядер более миллиона для решения сложной гидродинамической задачи — прогнозирования шума, создаваемого сверхзвуковым реактивным двигателем.

Визуализация результатов моделирования Серый цвет — сопло двигателя, красный/оранжевый — температура истекающих газов, синий — звуковое поле. Пониженный уровень шума достигнут за счет формы сопла, улучшающей турбулентное смешивание.

Рекорд поставлен на суперкомпьютере IBM Sequoia, установленном в Ливерморской национальной лаборатории. Суперкомпьютер, разработанный компанией IBM для Национальной администрации США по ядерной безопасности (NNSA) в рамках Программы передовых вычислений и моделирования (ASC), имеет 1 572 864 вычислительных ядер и 1,6 петабайт памяти и в настоящее время занимает вторую строчку в рейтинге суперкомпьютеров TOP500.

Авиационный двигатель, работающий на взлетном режиме, является одним из наиболее мощных искусственных источников звука. Такой шум создает серьезную опасность для здоровья работников аэродромов даже при использовании ими самых современных средств защиты органов слуха. Шум создает серьезный дискомфорт для жителей и является причиной падения стоимости недвижимости в населенных пунктах, находящихся вблизи аэродромов.

Проектируя новые двигатели, разработчики пытаются понизить уровень их шума по сравнению с предшественниками.

Это может быть достигнуто за счет оптимизации конструкции сопла двигателя с помощью компьютерного моделирования происходящих вблизи сопла процессов.

Подобное моделирование является невероятно сложным, и только в последнее время с появлением суперкомпьютеров, имеющих тысячи процессорных ядер, появилась возможность обеспечить приемлемую точность и скорость вычислений. Но для этого память, вычисления и обмен данными в системе должны быть тщательно сбалансированы. При моделировании сложных процессов на суперкомпьютере одна большая задача разбивается на тысячи подзадач, которые могут решаться одновременно. Чем больше количество ядер, тем быстрее могут производиться вычисления.

Однако увеличение вычислительной мощности вызывает усложнение самих вычислений из-за необходимости распределения их между большим количеством ядер. Когда число ядер достигает миллиона, компоненты программ, казавшиеся при меньшем числе ядер совершенно безобидными, неожиданно могут превратиться в тормозящие работу «бутылочные горлышки».

В своей работе Николс использовал компьютерный код «CharLES», разработанный бывшим сотрудником Стэнфордского университета Фрэнком Хамом (Frank Ham).

По сообщению: phys.org