PC

Některé počítačové výzvy jsou tak velké, že je nutné do toho jít naplno.

Takový přístup má různorodý tým vědců a počítačových expertů pod vedením Pacifické severozápadní národní laboratoře ministerstva energetiky spolu s kolegy z Microsoftu, dalších národních laboratoří a univerzity. Snaží se demokratizovat přístup k nově vznikajícím zdrojům cloud computingu. 

Snaha, nastíněná v nedávné recenzované publikaci časopisu Chemical physic, poskytuje plán pro přesun vědeckých počítačových zdrojů do udržitelného ekosystému, který se vyvíjí s pokrokem technologie. Výzkumný tým prokázal, že cloud computing poskytuje agilní a svižný doplněk k výkonným špičkovým výpočetním zařízením, které byly po desetiletí tahouny vědeckých počítačů. 

„Toto je zcela nové paradigma pro vědecké výpočty,“ řekl výpočetní chemik PNNL Karol Kowalski, který vedl mezioborové úsilí.

Udržitelný software v cloudu

Cloud se posunul daleko za místo, kde lze zaparkovat archiv fotografií a dokumentů. Počítačový průmysl přešel na poskytování výpočetní techniky jako služby mimo jiné finančním a farmaceutickým společnostem. V této iniciativě se výzkumný tým zaměřil na přenesení do cloudu výpočetně náročných algoritmů používaných k určení proveditelnosti navrhovaných nových chemikálií pro průmysl, pokročilé polymery, povrchové nátěry a řadu dalších aplikací. 

Foto: Nathan Johnson, Severozápadní národní laboratoř Pacifiku/Tiskový zdroj EurekAlert/Tiskový zdroj EurekAlert

Iniciativa nazvaná Transfering Exascale Computational Chemistry to Cloud Computing Environment and Emerging Hardware Technologies (TEC ⁴ ), převod exascale výpočetní chemie do prostředí cloud computingu a nových hardwarových technologií, staví na hybné síle z komunity výpočetní chemie k portování počítačových zdrojů uživatelům a uznává potřebu neustálého přizpůsobování softwaru, aby vyhovoval oběma vědeckým potřebám a vývoji hardwaru.

Ve svém nejnovějším článku tým poskytuje informace a technická data o výkonu obou starších výpočetních algoritmů, jako je populární software NWChem vyvinutý původně v PNN a nejnovější software navržený pro využití nejpokročilejších architektur grafických procesorů (GPU). Jejich výsledky ukázaly, že rychlost a agilita cloud computingu otevírá dveře k dokončení pokročilých pracovních postupů výpočetní chemie během dnů místo měsíců. 

Naplnění naléhavé potřeby energetických řešení

Během posledního desetiletí prokázala výpočetní chemie svou schopnost nejen řešit složité vědecké výzvy, ale také vést a interpretovat experimenty a nakonec umožnit předpovědi. Nejsložitější z těchto výzev nejlépe poslouží zdroje, které jsou k dispozici v předních počítačových zařízeních DOE, zejména možnosti exascale výpočetní techniky.

Tým například používal Microsoft Azure a sofistikované pracovní postupy ke zkoumání molekulární dynamiky složitých chemických problémů. Tyto simulace jsou užitečné pro studium složitých reakcí, které je obtížné pozorovat experimentálně.

Tento mocný nástroj používaný ke zkoumání molekulárních interakcí na atomové úrovni vyžaduje značné výpočetní zdroje kvůli své složitosti. Zde výzkumný tým demonstroval cestu vedoucí k rozkladu perzistentní látky znečišťující životní prostředí kyseliny perfluoroktanové. Je to příklad toho, jak lze použít výpočetní chemii k navrhování reálných strategií v oblasti sanace životního prostředí.

Zdroj: Článek je upraven z tiskové zprávy EurekAlert, PNNL