SDSC, NCAR, LLNL, IBM Ekip Sets Albòm ameriken nan Simulation Lameteyo

Source: http://ucsdnews.ucsd.edu/newsrel/science/12-07WeatherSimulation.asp

By Paul Tooby ak Jan Zverina

Yon ekip chèchè a ki nan Sant Nasyonal pou Atmosferik Rechèch (NCAR), San Diego supèr Center a (SDSC) nan UC Diego San, Lawrence Livermore, National laboratwa (LLNL), ak IBM Watson Research Center te etabli dosye US pou pèfòmans gwosè,, ak fidelity nan òdinatè similasyon move tan, modèl ki kalite "move tan vityèl" ki depann sou sosyete pou prévisions move tan ki egzat.

Pou similasyon yo move tan ki trè an detay, chèchè yo te itilize rechèch la Lameteyo sofistike ak pwevwa (WRF) modèl, lajman itilize pou prévisions move tan kontinyèl nan gouvènman an, militè, epi pwediktè komèsyal osi byen ke pou tan ak rechèch klima nan dè santèn de inivèsite ak enstitisyon atravè lemond.

Efò ekip la louvri chemen an pou similasyon pou rezoud anpil ranfòse ak gwosè, ki pral sèvi kòm yon referans kle pou amelyore tou de prévisions operasyonèl ak debaz konpreyansyon yo genyen sou tan ak prediksyon klima.

Valè la syantifik nan rechèch la ale men-an-men ak reyalizasyon yo enfòmatik. A se "ki pa Peye-idrostatik" postal lan move tan WRF ki fèt pou pi gran realism pa tankou pi plis nan fizik la nan tan ak kaptire anpil detay sibtilite pase senpl modèl yo itilize pou tradisyonèlman prediksyon move tan mondyal echèl. Kouri modèl sa a reyalis lè l sèvi avèk yon nimewo san parèy nan processeurs òdinatè ak simulation gwosè chèchè pèmèt pran karakteristik kle nan atmosfè a pa janm anvan reprezante nan similasyon ki kouvri sa yo yon gwo pati nan atmosfè Latè la. Sa a se yon etap enpòtan nan direksyon pou konprann previzibilite move tan nan rezolisyon segondè.

"Defi an syantifik n ap adrese, se kesyon an nan move tan prediksyon nimerik pou konnen kijan pou pran avantaj de vini petascale pouvwa informatique," di move tan syantis Josh pirataj la NCAR. "Genyen surprenante konplèks kesyon sou fason hanache rezolisyon an ki pi wo yo ofri nan petascale sistèm ak pi bon amelyore kalite final la nan prediksyon move tan." Petascale informatique refere a superordinateurs pwochen jenerasyon kapab kalkile nan yon, petaflop (10 ^ 15 kalkil pou chak dezyèm) ekivalan a ozalantou 200,000 laptops òdinè.

Chèchè yo te mete yon dosye pèfòmans vitès pou yon modèl move tan US kouri sou Cray XT4 supèr nan "Franklin" nan Depatman Enèji a, National Research Center Enèji Computing (NERSC) nan Lawrence Berkeley, National laboratwa. Kouri sou 12.090 processeurs sa a pik 100 sistèm teraflops yo, yo reyalize etap enpòtan nan enpòtan nan 8.8 teraflops - pèfòmans ki pi rapid nan yon move tan oswa aplikasyon klima ki gen rapò ak sou yon supèr US. One teraflops se youn billions, oswa yon mil milya dola, pou chak dezyèm kalkil. Li ta pran yon moun opere yon kalkilatris men-ki te fèt plis pase 30,000 ane ranpli yonn billions kalkil.

Ekip la tou mete yon dosye pou "paralelis," oswa processeurs òdinatè exploiter anpil pou travay ansanm pou rezoud yon gwo pwoblèm syantifik, kouri sou 15.360 processeurs nan 103 pik teraflops IBM supèr a Blue Gene / L nan Brookhaven National Laboratory, ansanm opere pa Brookhaven ak Stony Brook University.

"Nou kouri modèl sa a move tan enpòtan nan echèl san parèy enfòmatik," te ajoute pirataj NCAR la. "Pa ki kolabore avèk syantis òdinatè SDSC prezante efikasite nan postal lan, nou te kapab fè echèl modèl la a kouri nan paralèl sou plis pase 15,000 processeurs, ki pa te fè ak pwoblèm sa a gwosè anvan, reyisi yon soutni 3.4 teraflops."

Added Jan Michalakes, plon achitèk nan kòd la WRF, "Pou rezoud yon pwoblèm sa a gwosè, nou menm tou nou te travay nan pwoblèm nan kontribisyon paralèl ak pwodiksyon kantite lajan an menmen nan done oblije pwodwi yon rezilta syantifikman siyifikatif. Done yo opinyon sinisyalize kouri a te plis pase 200 jigokte, ak kòd la jenere 40 jigokte chak fwa li ekri done randman. "

Avèk pouvwa sa a chèchè yo te kapab kreye "Virtual move tan" sou yon an detay sou kadriyaj 5 kilomèt orizontal ki kouvri yon sèl emisfè nan glòb la, ansanm ak nivo 100 vètikal, pou yon total nan kèk de milya dola selil - 32 fwa pi gwo ak ki egzije 80 fwa plis enfòmatik pouvwa pase anvan lè l sèvi avèk modèl simulation postal lan WRF.

"Kalkil la, ki se limite pa Pleasant memwa yo ak sans kominikasyon interprocessor, se reprezantan nan kalkil anpil lòt syantifik," te di Allan Snavely, direktè a Modeling la Pèfòmans ak karakterizasyon (PMaC) laboratwa nan SDSC, ki gen gwoup te ede melodi modèl la a kouri nan sa yo balans san parèy. "Sa vle di ke sa nou aprann nan sa yo similasyon gwo pa pral sèlman amelyore prévisions move tan, men ede yon kantite aplikasyon pou lòt jan yo antre nan domèn nan petascale."

Te travay la prezante nan Novanm nan, nan SC07, konferans entènasyonal la pou gwo pèfòmans rezo informatique,, depo, ak analiz, kote li te yon finalis nan prestijye konpetisyon an Gordon Prize Bell nan informatique pèfòmans segondè.

"Sistèm klima a se yon jefò Modeling grandman defi, ak presizyon pwevwa depann sou kapasite nan reprezante eleman anpil nan anviwònman an ak entè-aksyon konplèks yo," di Fran Berman, direktè a SDSC. "Ekip la WRF itilize optimizasyon sofistike yo kreye yon zouti nouvo nan rezolisyon ki ap mennen wout la nan pi bon prediksyon, epi ponn baz la pou kouri sou superordinateurs 'petascale' pwochen jenerasyon. N ap felisite yo sou rezilta sa yo enteresan. "

Nan preparasyon pou kouri yo inogirasyon sou Stony a Brook-Brookhaven ak NERSC sistèm, an vaste pou rezoud pwoblèm oblije reyalize rezilta sa yo te fè posib pa kouri postal lan WRF sou sistèm nan Gene Blue nan Depatman Livermore laboratwa Enèji a, supèr ki pi rapid sou lis la Top500, ak gwo sistèm nan Blue Gene nan IBM Watson Research Center la.

Yo te akor ak tès tou te pote soti nan Sant Nasyonal pou Syans enfòmatik nan Oak Ridge, National laboratwa ak sou Blue sistèm Gene SDSC a, yon resous nan Nasyonal Syans TeraGrid nan Fondasyon-sipòte, yon louvri dekouvèt syantifik resous lidèchip enfrastrikti konbine klas nan nèf sit patnè. Nan sa yo kolaborasyon san rete ekip la antisipe pou plis dosye-anviwònman rezilta yo.

Manm ekip la gen ladan John Michalakes, pirataj Josh, ak Rich loft nan NCAR; Michael McCracken, Allan Snavely, ak Nick Wright nan SDSC; Tom Spelce ak Brent Gorda nan Lawrence Livermore; ak Robert Walkup nan IBM.

Sa a te rechèch te sipòte pa Fondasyon an Syans Nasyonal ak Depatman an nan enèji.