NCAR anuncia nuevo supercomputador para el descubrimiento científico

Centro Nacional para la Investigación Atmosférica / Corporación Universitaria de Investigación Atmosférica

Los científicos utilizaron el superordenador de Yellowstone para desarrollar esta representación tridimensional de una tormenta importante en julio de 2011 que causó inundaciones en el cañón de Fourmile al oeste de Boulder. Los colores muestran las condiciones ... ver más

Crédito: Imagen de David Gochis, NCAR.

BOULDER - El Centro Nacional de Investigación Atmosférica (NCAR) anunció hoy que ha seleccionado su próximo supercomputador para avanzar en las ciencias atmosféricas y de la Tierra, siguiendo un proceso competitivo abierto de adquisiciones. La nueva máquina ayudará a los científicos a sentar las bases para mejorar las predicciones de una gama de fenómenos, desde los riesgos de hora a hora asociados con los brotes de tormenta hasta el momento del ciclo solar de 11 años y sus posibles impactos en GPS y otras tecnologías sensibles.

El nuevo sistema, llamado Cheyenne, será instalado este año en el NCAR-Wyoming Supercomputing Center (NWSC) y estará operando a principios de 2017.

Cheyenne será construido por Silicon Graphics International Corp. (SGI) junto con el sistema de archivos centralizado y los componentes de almacenamiento de datos proporcionados por DataDirect Networks (DDN). El SGI de alto rendimiento será un sistema de 5,34-petaflop, lo que significa que puede realizar 5,34 billones de cálculos por segundo. Será capaz de más de 2,5 veces la cantidad de computación científica realizada por Yellowstone, el actual superordenador NCAR.

Fundada por la Fundación Nacional de Ciencias y el estado de Wyoming, Cheyenne será una herramienta fundamental para investigadores de todo el país que estudien el cambio climático, el clima severo, las tormentas geomagnéticas, la actividad sísmica, la calidad del aire, los incendios forestales y Otros temas importantes de geociencia. Desde que la instalación de supercomputación en Wyoming abrió sus puertas en 2012, más de 2.200 científicos de más de 300 universidades y laboratorios federales han utilizado sus recursos.

"Estamos muy contentos de traer más poder de supercomputación a la comunidad científica", dijo Anke Kamrath, director de operaciones y servicios del Laboratorio de Sistemas Computacionales y de Información de NCAR. "Ya sea la amenaza de las tormentas solares o un mayor riesgo en ciertos eventos climáticos severos, este nuevo sistema ayudará a conducir a mejores predicciones ya fortalecer la capacidad de resistencia de la sociedad ante posibles desastres".

"Los investigadores de la Universidad de Wyoming harán un gran uso del nuevo sistema a medida que continúen su trabajo en una mejor comprensión de áreas tales como los flujos superficiales y subterráneos de agua y otros líquidos, los procesos de nubes y el diseño de plantas de energía eólica", dijo William Gern, vicepresidente de investigación y desarrollo económico de la Universidad de Wyoming. "La relación de UW con NCAR a través de la NWSC ha fortalecido considerablemente nuestra investigación científica y centrada en datos. Nos está ayudando a presentar la próxima generación de científicos e ingenieros a estos esfuerzos ".

El NWSC se encuentra en Cheyenne, y el nombre del nuevo sistema fue elegido para honrar el apoyo que ha recibido de la gente de esa ciudad. También conmemora el próximo 150 aniversario de la ciudad, que fue fundada en 1867 y nombrada para la nación indiana Cheyenne.

Mayor potencia, mayor eficiencia

El nuevo sistema de almacenamiento de datos para Cheyenne se integrará con el sistema de archivos GLADE existente de NCAR. El almacenamiento DDN proporcionará una capacidad inicial de 20 petabytes, expandible a 40 petabytes con la adición de unidades adicionales. Esto, combinado con los 16 petabytes actuales de GLADE, totalizará 36 petabytes de almacenamiento de alta velocidad. El nuevo sistema DDN también transferirá datos a una velocidad de 200 gigabytes por segundo, lo que es más del doble que la velocidad actual del sistema de archivos de 90 gigabytes por segundo.

El sistema incluirá un poderoso procesador Intel Xeon & copy; Procesadores, cuyo desempeño será aumentado a través de trabajo de optimización que ha sido realizado por NCAR y la Universidad de Colorado Boulder. NCAR y la universidad realizaron este trabajo a través de su participación en el programa Intel Centros Paralelos de Computación.

Incluso con su mayor poder, Cheyenne será tres veces más eficiente en energía (en operaciones de punto flotante por segundo, o flops, por vatio) que Yellowstone, su predecesor, que es en sí mismo altamente eficiente.

"El nuevo sistema tendrá una tasa de computación máxima de más de 3 mil millones de cálculos por segundo por cada vatio de potencia consumida", dijo Irfan Elahi, director de proyectos de Cheyenne y director de sección para servicios de supercomputación de alto rendimiento de NCAR.

Predicciones más detalladas

Las computadoras de alto rendimiento como Cheyenne permiten a los investigadores ejecutar modelos cada vez más detallados que simulan procesos complejos y cómo podrían desplegarse en el futuro. Estas predicciones dan a los administradores de recursos ya los expertos en políticas información valiosa para planificar y mitigar el riesgo.

Algunas de las áreas en las que se espera que Cheyenne aceleren la investigación son las siguientes:

Flujo de corriente Las predicciones anuales de caudales y niveles de yacimientos asociados a un mayor nivel de detalle proporcionarán a los administradores del agua, a los agricultores ya otros tomadores de decisiones información vital sobre la probable disponibilidad de agua y el potencial de efectos de sequía o inundación.

Tiempo adverso Mediante la realización de múltiples simulaciones simultáneas (o conjuntos) de modelos de predicción de alta resolución, los científicos sentarán las bases para predicciones más específicas de fenómenos meteorológicos severos, como la probabilidad de que un grupo de tormentas intensas con riesgo de granizo o inundación llegue a Condado a una hora determinada.

Los usuarios de Modelos especializados de irradiancia solar y cobertura de nubes se ejecutarán con mayor frecuencia ya mayor resolución, produciendo investigación que ayudará a las empresas eléctricas a predecir cuánta energía será generada por las grandes matrices solares horas a días de antelación.

Cambio climático regional. Los científicos llevarán a cabo simulaciones múltiples con modelos climáticos detallados, previendo cómo regiones particulares en todo el mundo experimentarán patrones cambiantes de precipitación y temperatura, junto con impactos potenciales del aumento del nivel del mar, flujo de la corriente y escorrentía.

Pronóstico decenal. Conjuntos de modelos climáticos detallados también ayudarán a los científicos a predecir la probabilidad de ciertos patrones climáticos durante un período de 10 años, como el riesgo de sequía para una región determinada o cambios en la extensión del hielo marino del Ártico.

Calidad del Aire: Los científicos podrán simular con más detalle el movimiento y la evolución de los contaminantes atmosféricos, para así comprender mejor los efectos potenciales sobre la salud de determinados tipos de emisiones y trabajar para mejorar las previsiones de calidad del aire.

Flujos subsuperficiales. Modelos más precisos y detallados permitirán a los investigadores simular mejor los flujos subsuperficiales de agua, petróleo y gas, lo que conduce a una mayor comprensión de estos recursos.

Tormentas solares Los modelos innovadores y tridimensionales del Sol sentarán las bases para las predicciones del momento y la fuerza del ciclo de 11 años del Sol, así como para los pronósticos diarios de perturbaciones solares que pueden generar tormentas geomagnéticas en la atmósfera superior de la Tierra.

"La supercomputación es vital para las investigaciones y aplicaciones científicas del NCAR, dándonos un laboratorio virtual en el que ejecutamos experimentos que de otra manera serían poco prácticos o imposibles de hacer", dijo el director de NCAR, James Hurrell. "Cheyenne será un componente clave de la infraestructura de investigación de los Estados Unidos a través de su provisión de supercomputación diseñada específicamente para las ciencias atmosféricas, geoespaciales y relacionadas. Las capacidades de este nuevo sistema serán fundamentales para la mejora continua de nuestra capacidad de comprender y predecir los cambios en el tiempo, el clima, la calidad del aire y el tiempo espacial, así como sus impactos en las personas, los ecosistemas y la sociedad ".

Datos breves de Cheyenne

Principales características del nuevo sistema de supercomputadoras Cheyenne:

5.34-petaflop SGI ICE XA Cluster con un futuro procesador Intel Xeon, familia de productos

Más de 4K nodos de cálculo

20% de los nodos de computación tienen 128GB de memoria y theremaining ~ 80% tienen 64GB de memoria

313 terabytes (TB) de memoria total

Mellanox EDR InfiniBand de alta velocidad de interconexión

Topología de interconexión 9D de Hypercube mejorada parcial

Sistema operativo SUSE Linux Enterprise Server

Altair PBS Professional Carga de trabajo Manager

Conjunto de compiladores Intel Parallel Studio XE

SGI Management Center y SGI Development Suite

Mellanox Unified Fabric Manager

La nueva supercomputadora Cheyenne y el sistema de archivos existente se complementan con un nuevo sistema de archivos paralelo centralizado y componentes de almacenamiento de datos. Características clave del nuevo sistema de almacenamiento de datos:

Cuatro sistemas DDN SFA14KX

20 petabytes de espacio de sistema de archivos utilizable (se puede ampliar a 40 petabytes añadiendo unidades)

Ancho de banda de E / S agregada de 200 GB por segundo

3.360 & # 215; Unidades SAS de 8 TB NL

48 & # 215; Unidades SSD de 800 GB de uso mixto para metadatos

24 & # 215; Servidores NSD (Network Shared Disk)

Sistema operativo Red Hat Enterprise Linux

IBM GPFS (Sistema de archivos paralelo general)

La Corporación Universitaria de Investigación Atmosférica administra el Centro Nacional de Investigación Atmosférica bajo el patrocinio de la National Science Foundation. Cualquier opinión, conclusión o conclusión o recomendaciones expresadas en esta publicación son las del autor y no reflejan necesariamente las opiniones de la Fundación Nacional de Ciencias.