Η μεγαλύτερη προσομοίωση αστροφυσικής στο σύμπαν επιτεύχθηκε χάρη στον Frontier, τον υπερυπολογιστή με την δεύτερη ταχύτερη επίδοση στον κόσμο, ο οποίος είναι εγκατεστημένος στο Oak Ridge National Laboratory στις Ηνωμένες Πολιτείες.

Ο Hewlett Packard Enterprise Frontier, ή OLCF-5, είναι ο πρώτος υπερυπολογιστής exascale (δηλαδή τεραστίας υπολογιστικής ισχύος) στον κόσμο. Φιλοξενείται στο Oak Ridge Leadership Computing Facility (OLCF) στο Τενεσί των Ηνωμένων Πολιτειών και τέθηκε σε λειτουργία το 2022. Από τον Νοέμβριο του 2024, ο Frontier είναι ο δεύτερος ταχύτερος υπερυπολογιστής στον κόσμο. Βασίζεται στον Cray EX και είναι ο διάδοχος του Summit (OLCF-4).

Ο Frontier πέτυχε Rmax 1,102 exaFLOPS, δηλαδή 1,102 πεντάκις εκατομμύρια πράξεις κινητής υποδιαστολής ανά δευτερόλεπτο, χρησιμοποιώντας CPUs και GPUs της AMD.

Η καταγραφή, που ονομάζεται ExaSky, θα βοηθήσει τους αστροφυσικούς και τους κοσμολόγους να κατανοήσουν καλύτερα την εξέλιξη και τη φυσική του σύμπαντος, επιταχύνοντας την έρευνα για τη μυστηριώδη φύση της σκοτεινής ύλης.

«Υπάρχουν δύο συστατικά στο σύμπαν: η σκοτεινή ύλη, η οποία από όσο γνωρίζουμε αλληλεπιδρά μόνο βαρυτικά, και η συμβατική ύλη ή η ατομική ύλη», σημειώνει ο συντονιστής του έργου, Σαλμάν Χαμπίμπ, φυσικός στο Argonne National Laboratory στις ΗΠΑ.

«Επομένως, αν θέλουμε να μάθουμε τι συμβαίνει στο σύμπαν, πρέπει να προσομοιώσουμε και τα δύο: τη βαρύτητα και όλη την άλλη φυσική, συμπεριλαμβανομένου του θερμού αερίου και του σχηματισμού αστεριών, μαύρων οπών και γαλαξιών της κοσμολογικής υδροδυναμικής».

Οι ατελείς προηγούμενες προσομοιώσεις

Οι προσομοιώσεις που έγιναν μέχρι τώρα παρέλειψαν πολλές από τις μεταβλητές που συνθέτουν τις υδροδυναμικές προσομοιώσεις.

«Αν προσομοιώναμε ένα μεγάλο μέρος του σύμπαντος που εξετάστηκε από ένα από τα μεγάλα τηλεσκόπια όπως το Αστεροσκοπείο Rubin στη Χιλή, θα εξερευνούσαμε τεράστιες αποστάσεις του χρόνου, δισεκατομμύρια χρόνια διαστολής», λέει ο Χαμπίμπ.

«Μέχρι πρόσφατα δεν μπορούσαμε καν να φανταστούμε να κάνουμε μια τόσο μεγάλη προσομοίωση εκτός από τη βαρυτική προσέγγιση και μόνο».

Χρειάστηκαν χρόνια βελτίωσης του αλγορίθμου και όλες οι αναβαθμίσεις που έκαναν στον Frontier τον ταχύτερο υπερυπολογιστή στον κόσμο τη στιγμή της προσομοίωσης, για να αυξηθεί το μέγεθος του μοντέλου ώστε να αντιπροσωπεύει έναν όγκο του διαστελλόμενου σύμπαντος άνω των 31 δισεκατομμυρίων κυβικών megaparsec.

Η ομάδα έχει ήδη μοιραστεί μια μικρή γεύση της προσομοίωσης σε ένα βίντεο που δείχνει ένα τεράστιο σμήνος γαλαξιών να συγχωνεύεται σε έναν όγκο 311.296 κυβικών megaparsec, ή μόλις το 0,001% του συνολικού όγκου της προσομοίωσης.