Der Weltraumsimulator modelliert das Universum

In den letzten Jahren hat ein Team von Astrophysikern der Universität von Kalifornien, die am Los Alamos National Laboratory arbeiten, einen Cluster von ungefähr 300 Computerprozessoren verwendet, um einige der faszinierendsten Aspekte des Universums zu modellieren. Dieser De-facto-Supercomputer, der als Weltraumsimulator bezeichnet wird, hat sich nicht nur als einer der schnellsten Supercomputer der Welt erwiesen, sondern auch gezeigt, dass die Modellierung und Simulation komplexer Phänomene, von Supernovae bis zur Kosmologie, auf einer relativ wirtschaftlichen Basis durchgeführt werden kann .

Michael Warren, einer der drei Hauptentwickler des Weltraumsimulators, erklärte: „Unser Ziel war es, einen Computer zu erwerben, der die höchstmögliche Leistung für die Astrophysik-Simulationen liefert, die wir ausführen wollten, und dabei das uns zugewiesene bescheidene Budget einhält. Der Bau des Weltraumsimulators erwies sich als ausgezeichnete Wahl. “

Der Weltraumsimulator ist ein Beowulf-Cluster mit 294 Knoten und einer theoretischen Spitzenleistung von knapp 1,5 Teraflops oder Billionen von Gleitkommaoperationen pro Sekunde. Jeder Space Simulator-Verarbeitungsknoten ähnelt einem Computer, den Sie zu Hause finden würden, als einem Supercomputer-Center, das aus einem Pentium 4-Prozessor, 1 Gigabyte 333-MHz-SDRAM, einer 80-Gigabyte-Festplatte und einem Gigabit besteht
Ethernet-Karte. Jeder einzelne Knoten kostet weniger als 1.000 USD und das gesamte System weniger als 500.000 USD. Der Cluster erreichte im Oktober 2002 auf 288 Prozessoren eine Linpack-Leistung von 665,1 Gigaflops pro Sekunde und war damit laut der 20. TOP500-Liste der 85. schnellste Computer der Welt (siehe www.top500.org). Ein Gigaflop ist eine Milliarde Gleitkommaoperationen pro Sekunde.

Seit 2002 ist der Weltraumsimulator auf Platz 344 der neuesten TOP500-Liste gesunken, da schnellere Computer gebaut werden, aber Warren und seine Kollegen sind nicht besorgt. Sie bauten den Weltraumsimulator, um spezifische astrophysikalische Forschungen durchzuführen und nicht mit anderen Computern zu konkurrieren. Es wurde nie entwickelt, um mit den massiven Supercomputern von Laboratory zu konkurrieren, und ist in der Tat nicht skalierbar genug, um dies zu tun.

Der Weltraumsimulator wurde seit seiner Erstellung fast ununterbrochen für theoretische Astrophysik-Simulationen verwendet und hat einen Großteil des vergangenen Jahres damit verbracht, die Entwicklung des Universums zu berechnen. Die ersten Ergebnisse dieser Arbeit wurden kürzlich auf einer Forschungskonferenz in Italien von Luis Teodoro, Postdoktorand bei Los Alamos, vorgestellt. Eine weitere Analyse der Simulationen in Zusammenarbeit mit Professor Uros Seljak von der Princeton University wird in Kürze in der renommierten Zeitschrift Monthly Notices der Royal Astronomical Society veröffentlicht. Der Weltraumsimulator simuliert nicht nur die Struktur und Entwicklung des Universums, sondern wurde auch verwendet, um die Explosionen massereicher Sterne zu untersuchen und die Röntgenemission aus dem Zentrum unserer Galaxie zu verstehen.

Der Weltraumsimulator ist der Beowulf-Cluster der dritten Generation des Labors. Der erste war Loki, der 1996 aus 16 Pentium Pro-Prozessoren mit 200 MHz gebaut wurde. Auf Loki folgte der Avalon-Cluster, der aus 144 Alpha-Prozessoren bestand. Der Space Simulator folgt der gleichen Grundarchitektur wie diese früheren Beowulf-Maschinen, verwendet jedoch als erster Gigabit-Ethernet als Netzwerkstruktur und benötigt erheblich weniger Speicherplatz als ein Cluster mit typischen Computern. Der Weltraumsimulator führt parallele N-Körper-Algorithmen aus, die ursprünglich für astrophysikalische Anwendungen mit Gravitationswechselwirkungen entwickelt wurden, seitdem jedoch zur Modellierung komplexerer Partikelsysteme verwendet wurden.

Zu den Entwicklern des Weltraumsimulators gehören neben Warren auch die Mitarbeiter von Los Alamos, Chris Fryer und Patrick Goda.

Das laborgesteuerte Forschungs- und Entwicklungsprogramm (LDRD) von Los Alamos finanzierte die Weltraum-Simulator-Forschung. Das LDRD finanziert Grundlagenforschung und angewandte Forschung und Entwicklung mit Schwerpunkt auf von Mitarbeitern initiierten kreativen Vorschlägen, die nach Ermessen des Laborleiters ausgewählt werden.

Das Los Alamos National Laboratory wird von der University of California für die National Nuclear Security Administration (NNSA) des US-Energieministeriums betrieben und arbeitet mit den nationalen Laboratorien Sandia und Lawrence Livermore der NNSA zusammen, um die NNSA bei ihrer Mission zu unterstützen.

Los Alamos erhöht die globale Sicherheit, indem es die Sicherheit und Zuverlässigkeit der nuklearen Abschreckung in den USA gewährleistet, Technologien entwickelt, um Bedrohungen durch Massenvernichtungswaffen zu verringern und Probleme im Zusammenhang mit Verteidigungs-, Energie-, Umwelt-, Infrastruktur-, Gesundheits- und nationalen Sicherheitsbedenken zu lösen.

Originalquelle: LANL-Pressemitteilung

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