ثاني أسرع حاسوب عملاق في العالم يجري أكبر محاكاة للكون على الإطلاق

تمكن ثاني أسرع حاسوب فائق في العالم من إنشاء أعقد محاكاة حاسوبية للكون حتى الآن، والهدف من هذه المحاكاة هو اختبار ما يصفه الباحثون بـ "ديناميكيات المياه الكونية".

ويعرف الحاسوب العملاق باسم فرونتير Frontier، ويوجد في مختبر أوك ريدج الوطني وهو جهاز وحشي تم تصميمه ليكون أول حاسوب فائق من فئة إكساسكيل، ويمكنه إجراء ما يصل إلى 1.1 إكسافلوبس، وهو ما يعادل 1.1 كوينتيليون (10 ^ 18، أو 1,100,000,000,000,000,000) عملية فاصلة عائمة في الثانية ، وهو مصنوع من 9,472 وحدة معالجة مركزية (CPUs) من AMD و37,888 وحدة معالجة رسومية (GPUs) من AMD. (وهذا عدد مذهل من وحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات).

وكان Frontier أسرع حاسوب فائق في العالم حتى تفوق عليه حاسوب فائق آخر، يُدعى El Capitan ويقع في مختبر لورانس ليفرمور الوطني، بـ 1.742 إكسافلوبس في نوفمبر 2024، وفقًا لموقع AMD على الويب .

واستخدم فريق من مختبر أرجون الوطني التابع لوزارة الطاقة الأمريكية في إلينوي، بقيادة مدير قسم علوم الحوسبة في أرجون، سلمان حبيب، برنامج HACC الخاص بهم على فرونتر، و تم تطوير HACC لأول مرة منذ حوالي 15 عامًا، وهو يحاكي تطور الكون ، وقد تم كتابة برنامجه بحيث يمكن تكييفه مع أي جهاز كمبيوتر فائق السرعة في أي وقت.

وتم نشر HACC في البداية على أجهزة كمبيوتر عملاقة بيتاسكيل (قادرة على كوادريليونات من FLOPS)، وهي أقل قوة من Frontier وEl Capitan.

على سبيل المثال، كان أحد مشاريع فريق Argonne هو استخدام HACC لنمذجة ثلاثة علوم فلكية مختلفة على الكمبيوتر العملاق Summit، وهو كمبيوتر بيتاسكيل كان الأسرع في العالم بين نوفمبر 2018 ويونيو 2020.

وتم تسمية المحاكاة الثلاثة على اسم كواكب من عالم Star Trek : محاكاة Qo'nos (التي سميت على اسم عالم Klingon الأصلي) نمذجت الكون باستخدام النموذج القياسي لعلم الكون (الذي يتضمن حسابات حول كل من الطاقة المظلمة والمادة المظلمة الباردة )؛ تضمنت محاكاة Vulcan نيوترينوات ضخمة ، واستكشفت محاكاة Ferenginar (التي سميت على اسم عالم Ferengi الأصلي) كونًا لم تكن فيه الطاقة المظلمة ثابتة، ولكنها تغيرت بمرور الوقت .

وأظهرت النتائج من عمليات المحاكاة التي أجريت في القمة أنه عندما تتغير الطاقة المظلمة فإنها قد تؤدي إلى تجمع أقوى للمجرات في الكون المبكر وهو شيء يمكن لعلماء الفلك البحث عنه في مسوحات المجرات ذات الانزياح الأحمر العالي ، أي مسوحات المجرات التي تبحث في جيوب الكون البعيد للغاية.

ومن نواح كثيرة، كانت عمليات المحاكاة الناتجة كبيرة ومفصلة مثل المسح الفلكي العميق الرئيسي، مثل مسح سلون الرقمي للسماء ، أو المسوحات القادمة التي سيجريها مرصد فيرا سي روبين .

ومع ذلك، كانت عمليات محاكاة القمة عبارة عن عمليات محاكاة " للجاذبية فقط"، أي أنها لم تكن قوية بما يكفي لتشمل قوى أو تأثيرات أخرى.

وقال حبيب في بيان "إذا أردنا محاكاة جزء كبير من الكون يتم مسحه بواسطة أحد التلسكوبات الكبيرة مثل مرصد روبين في تشيلي، فأنت تتحدث عن النظر إلى أجزاء ضخمة من الزمن  مليارات السنين من التوسع ، وحتى وقت قريب لم نكن نستطيع حتى أن نتخيل إجراء مثل هذه المحاكاة الضخمة إلا في التقريب بالجاذبية فقط".

وكانت هناك حاجة إلى محاكاة أكثر قوة لتشمل قوى وتأثيرات أخرى إلى جانب الجاذبية، وهنا يأتي دور فرونتيير، بدعم من مشروع وزارة الطاقة بقيمة 1.8 مليار دولار يسمى ExaSky لتمويل الحوسبة إكساسكيل.