Встановлена рекордна продуктивність математичного моделювання - один квадрильон операцій в секунду
Група програмістів, математиків і науковців-геофізиків з Технічного університету в Мюнхені (Technische Universitaet Muenchen, TUM), Університету Людвіга-Максиміліана в Мюнхені (Ludwig-Maximillians Universitaet Muenchen, LMU) зробили глобальну оптимізацію коду програмного забезпечення SeisSol, за допомогою якого проводяться розрахунки математичних моделей землетрусів та інших геофізичних процесів. Оптимізація коду була виконана в розрахунку на архітектуру одного з найбільш ефективних сучасних суперкомп'ютерів, суперкомп'ютера SuperMUC, що перебуває у розпорядженні Центру суперкомп'ютерних обчислень в Лейбнице (Leibniz Supercomputing Center), що дозволило отримати рекордний на сьогоднішній день показник продуктивності при розрахунках геофізичних математичних моделей, який склав один квадрильон операцій з плаваючою комою в секунду.
Вчені-геофізики використовують програмне забезпечення SeisSol для досліджень процесів утворення, поширення сейсмічних хвиль нижче поверхні Землі та інших явищ, які стають причиною землетрусів на поверхні. Головною метою вчених є проведення моделювання землетрусів з максимально можливою для цього точністю, що дозволяє краще зрозуміти всі процеси і що, в свою чергу, дозволить більш точно прогнозувати землетруси та їх наслідки. Однак, обчислення, використовувані в розрахунках таких математичних моделей, настільки складні, що для збільшення точності побудови моделі потрібно обчислювальна потужність, порівнянна з потужністю найбільш високопродуктивних суперкомп'ютерів.
Група дослідників, очолювана доктором Крістіаном Пелтисом (Dr. Christian Pelties) і професором Майклом Бэдером (Professor Michael Bader), взяла базове програмне забезпечення SeisSol та виробила велику оптимізацію 70 тисяч рядків програмного коду, повністю адаптувавши їх для архітектури суперкомп'ютера SuperMUC. В результаті цієї оптимізації швидкість розрахунків програми SeisSol була збільшена в п'ять разів, її пікова продуктивність склала 1.42 петафлопс, що відповідає 44.5 відсоткам теоретичної пікової продуктивності системи SuperMUC в цілому. І ці показники зробили оптимізовану програму SeisSol найбільш ефективною програмою математичного моделювання в світі на сьогоднішній день.
Отримавши в своє розпорядження таку вражаючу обчислювальну потужність, вчені зробили розрахунки математичної моделі вулкана Мерапі (Мерапі на острові Ява. Слід зазначити, що цей вулкан є найскладнішим вулканом на земній кулі з точки зору його геометрії і будови. Моделювання процесів, що відбуваються в надрах вулкана Мерапі зайняло 3 години часу протягом яких суперкомп'ютер SuperMUC, що має в своєму розпорядженні 147 456 обчислювальних ядер, тримав середню планку продуктивності на рівні 1.09 квадрильйона операцій з плаваючою комою в секунду.
Наступною математичною моделлю, яка буде розрахована за допомогою суперкомп'ютера SuperMUC та оптимізованої програми SeisSol, стане модель землетрусу і сейсмічних хвиль, які поширюються на багато сотень кілометрів. При цьому, просторова роздільна здатність математичної моделі буде дорівнює одному метру, що дозволить вченим відстежити всі процеси із найвищою на сьогоднішній день рівнем деталізації.