هر سال، بزرگ‌ترین نام‌ها در محاسبات با کارایی بالا گرد هم می‌آیند کنفرانس SC. نسخه امسال، SC22نزدیک به 12 کارشناس و علاقه‌مند به ابرکامپیوتر برای گوش دادن به سخنرانی‌ها، همکاری با همکاران و ملاقات با دوستان قدیمی به دالاس، تگزاس، ایالات متحده سفر کردند.
یکی از امسال ”پرندگان از پرجلسات - به این دلیل نامگذاری شده اند که فضایی را برای کارشناسان فراهم می کنند تا موضوعاتی را بر اساس علایق شخصی به جای مرزهای انضباطی بحث کنند - با تمرکز بر تقاطع بین یادگیری ماشینی با اطلاعات فیزیک و محاسبات با عملکرد بالا (HPC). در حالی که شبیه‌سازی‌های فیزیک با وفاداری بالا در مطالعه سیستم‌های پیچیده حیاتی هستند، اما از نظر قدرت محاسباتی پرهزینه هستند. راه حل هایی برای این وجود دارد، مانند روش های جایگزین مبتنی بر طرح ریزی، اما دقت محدودی دارند. در طول بحث، جوامع ابر رایانه و یادگیری ماشین تخصص خود را به ارمغان آوردند، در حالی که کاربران این سیستم ها در مورد چالش های خود صحبت کردند.
یک "دوقلو دیجیتال" برای زمین
یکی دیگر از نکات برجسته کنفرانس برای فیزیکدانان بود گفتگوی عمومی by نیلز ودی مرکز اروپا برای پیش بینی هوای متوسط (ECMWF) در مقصد زمین پروژه (DestinE). این ابتکار مشترک از کمیسیون اروپا، دانشمندان آژانس فضایی اروپا را گرد هم می آورد. EUMETSAT و ECMWF با هدف ایجاد یک "دوقلو دیجیتال" از زمین - یعنی یک مدل مبتنی بر فیزیک که به عنوان یک شبیه‌سازی کامپیوتری تعاملی از سیاره ما عمل می‌کند. فاز اول این پروژه قرار است در ژوئن 2024 به پایان برسد و ودی در صحبت های خود توضیح داد که چندین هدف دارد:
- ایجاد یک رویکرد مشترک و استاندارد شده (موتور دوقلوی دیجیتال DestinE) برای توسعه شبیه‌سازی‌های سیستم زمین و اتصال آنها با مشاهدات
- توسعه خدمات برای کمک به ارزیابی و پیش‌بینی افراط‌های زیست‌محیطی با استفاده از دوقلوی دیجیتالی «افراطی‌های ناشی از آب و هوا و ژئوفیزیک»
- ایجاد خدمات برای حمایت از سیاست‌های سازگاری با تغییرات اقلیمی و آزمایش سناریوهای کاهش از طریق یک دوقلوی دیجیتالی «انطباق با تغییرات اقلیمی»
ودی همچنین خاطرنشان کرد که اکثر منابع محاسباتی جهان در حال حاضر در اروپا، ایالات متحده و چین قرار دارند. او گفت که ایجاد یک دوقلوی دیجیتالی موثر در کل سیاره ما مستلزم گسترش این قابلیت است تا مردم در سراسر جهان بتوانند در آن مشارکت کنند.
محاسبات لبه با لبه فضا روبرو می شود
آخرین نقطه برجسته فیزیک از آنجا حاصل شد مارک فرناندز، محقق اصلی برای برنامه کامپیوتری فضایی شرکت هیولت پاکارد. فرناندز در انتقال اولین و دومین تکرار ابرکامپیوتر Spaceborne به ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) نقش اساسی داشت و بخشی از پانل SC22 در مورد «محاسبات در لبه: بحث در مورد حمایت از ماموریت های فضایی اخیر ایالات متحده."
همانطور که اعضای پانل توضیح دادند، دستگاه‌های محاسباتی لبه امکان انجام محاسبات پیچیده را در محل می‌دهند - به عنوان مثال، در یک سکوی نفتی، یک طبقه کارخانه یا داخل یک ایستگاه فضایی. قبل از اینکه چنین دستگاه‌هایی در دسترس باشند، این کار محاسباتی اغلب نیاز داشت که خارج از سایت به بخش‌هایی از شبکه ارسال شود که می‌توانستند بار را تحمل کنند. فرناندز در مصاحبه‌ای پس از پانل به من گفت: «شما همیشه می‌توانید سریعتر از آنچه که ارسال می‌کنید محاسبه کنید، مشکلاتی ایجاد کرد.
یکی از روش هایی که محاسبات لبه قبلاً پتانسیل خود را در ISS نشان داده است این است تجزیه و تحلیل دستکش های فضانوردان. هر زمان که فضانوردان پس از یک راهپیمایی فضایی به ایستگاه فضایی بین‌المللی باز می‌گردند، تجهیزات آنها باید برای اطمینان از ایمن بودن آنها مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد. روش فعلی برای انجام این کار ارسال عکس های دستکش به زمین برای تجزیه و تحلیل انسانی متخصص است که حدود پنج روز طول می کشد. در طول این مدت، فضانوردان باید منتظر بمانند تا دریابند که آیا می توانند دوباره از دستکش خود استفاده کنند یا خیر. در مقابل، هنگامی که کامپیوتر HPE Spaceborne یک دوره (که مسلما زمان‌بر) آموزش روی تصاویر دستکش با استفاده از یادگیری ماشینی انجام شد، موفق شد دستکش‌های فضانورد را در عرض چند ثانیه تجزیه و تحلیل کند.
برش ردپای کربن ابر رایانه در تحقیقات علمی
در حال حاضر، سیستم انسانی برای بررسی دستکش‌های فضانوردی هنوز پابرجاست. با این حال، فرناندز امیدوار است که جایگزین کامپیوتری روزی به فضانوردان اجازه دهد تا چندین روز متوالی به بیرون بروند و کار کنند. مانند تلاش‌ها برای مدل‌سازی ذرات ریز در جو زمین، وقتی صحبت از اکتشافات فضایی به میان می‌آید، علوم کامپیوتر و فیزیک مانند یک دست در دستکش با هم هماهنگ می‌شوند.
