Projekto ciklo laikas žymiai sutrumpėjo! Mokslininkai naudoja superkompiuterius, kad paskatintų lazerinės sintezės tyrimus

Neseniai Ročesterio universiteto lazerinės energetikos laboratorija (LLE) įdiegė naują superkompiuterį, skirtą lazerio sintezės eksperimentams paremti.
Naujasis superkompiuteris padidina laboratorijos skaičiavimo galią keturis kartus ir sutrumpina laiką, reikalingą tam tikriems projektams įgyvendinti nuo 30 savaičių iki kelių dienų.
Ročesterio universiteto lazerinės energetikos laboratorija (LLE) yra viena iš nedaugelio įrenginių pasaulyje, kuriuose tiriama lazeriu valdoma inercinė sintezė (ICF), kurią mokslininkai naudoja nacionalinio saugumo tikslais ir energijai gauti iš branduolių sintezės.
„Universitete įrengtas naujas superkompiuteris leis tyrėjams trimis dimensijomis modeliuoti sudėtingus, didelio energijos tankio reiškinius ICF su precedento neturinčiu detalumu“, – sakė laboratorijos teorinio skyriaus direktorius ir mokslininkas Valeri Goncharov.
"Pavyzdžiui, labai sunku, jei ne neįmanoma, tiesiogiai išmatuoti mikrometro skalės taikinio defektų raidą sprogimo metu. Tačiau detalūs 3D modeliai gali modeliuoti, kaip tokie reiškiniai keičia lengviau išmatuojamus eksperimentinius stebėjimus", - aiškina Gončarovas. Koreliacijos tarp modeliavimo rezultatų ir eksperimentinių duomenų atradimas padės nustatyti mažesnio masto tikslinių savybių ir kitų sudėtingų fizinių efektų svarbą eksperimentuose.
Mašiną, pavadintą „Conesus“, sukūrė „Intel“ ir sukūrė bendradarbiaudama su „Dell Technologies“ ir Lawrence'o Livermore'o nacionaline laboratorija (LLNL). Tai viena iš septynių „Intel“ ketvirtos kartos „Sapphire Rapids“ sistemų pasaulyje ir viena iš dviejų JAV.
1993 metais startavusi programa „500 geriausių pasaulio superkompiuterių“ (TOP500 sąrašas) du kartus per metus skelbia atnaujintą galingiausių pasaulio superkompiuterių sąrašą.
Kuo bus naudingi lazerinės sintezės eksperimentai?
Ročesterio universiteto lazerinės energetikos laboratorijoje yra du labai galingi lazeriai – Omega ir Omega EP – kuriuos mokslininkai naudoja tyrimams, įskaitant tuos, kuriuose dalyvauja ICF, atlikti. Šis darbas grindžiamas uždegimo proveržiu, sintezės reakcija, kuri sukuria grynąjį energijos padidėjimą, kurį mokslininkai padarė praėjusiais metais LLNL Nacionalinėje uždegimo įstaigoje (NIF).
Laboratorijos didelio našumo skaičiavimo grupės vadovas Williamas Scullinas sakė: „Apie 10 kartų per dieną mūsų lazeriai naudojami kuriant energingą žvaigždę indelyje“.
Tačiau kelias į lazeriu varomą inercinio uždarumo sintezę (ICF) prasideda nuo superkompiuterių, modeliuojančių medžiagas, lazerius ir patį eksperimentą.
Scullin sakė: "Mes turime 1D, 2D ir 3D modeliavimo galimybes, kad galėtume imituoti inercinį uždarumą. Modeliuojame medžiagas ir plazmas esant ekstremalioms temperatūroms ir slėgiams. Didelės galios lazeriai nėra parduodami komponentai. Todėl daugumą savo optinių ir lazerinės sistemos įmonės viduje. Be to, reikia atlikti vis daugiau statistinio darbo."
Pasak Scullin, didėjant statistinės analizės poreikiui, skaičiavimo mokslininkai tiria, kaip panaudoti mašininį mokymąsi, kad sužinotų, kas vyksta iš senų ir naujų duomenų. Kad šie atradimai būtų įmanomi, LLE reikia naujų skaičiavimo išteklių.
Pasak Scullino, „Conesus“ suteiks mokslininkams skaičiavimo išteklius, kad jie galėtų rinkti daugiau duomenų ir atlikti didesnės skiriamosios gebos tyrimus, įskaitant mašininio mokymosi naudojimą didesniuose duomenų rinkiniuose. Projektai, kurių įgyvendinimas ankstesnėse sistemose galėjo užtrukti 30 savaičių, gali būti užbaigti per kelias dienas naudojant Conesus.
„Conesus“ planuoja kelis projektus, įskaitant statistinių „Omega“ lazerinės sistemos kriogeninio sprogimo modelių testavimą; alfa dalelių stabdymo ir deginimo plazmos modeliavimas; ir tiriant skystuosius kristalus, kurie sukuria didelius atsakus ir labai aukštą šiluminį stabilumą.
Ročesterio universiteto lazerinės energetikos laboratorijoje (LLE) bus įrengti du 25 gigavatų lazeriai, kurie yra dalis projekto, kurį remia Ročesterio universiteto Nacionalinis mokslo fondas (NSF), kurio biudžetas per trejus metus siekia 18 mln. Vykdydama projektą, laboratorija įkurs naują įrenginį, pavadintą EP-OPAL, kuris bus skirtas itin didelio intensyvumo lazerių sąveikai su medžiaga tirti.