Program Obliczeń Wielkich Wyzwań Nauki i Techniki (POWIEW)

Wielkość: px
Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Program Obliczeń Wielkich Wyzwań Nauki i Techniki (POWIEW)"

Transkrypt

1 Program Obliczeń Wielkich Wyzwań Nauki i Techniki (POWIEW) Maciej Cytowski, Maciej Filocha, Maciej E. Marchwiany, Maciej Szpindler Interdyscyplinarne Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego Uniwersytet Warszawski

2 Celem projektu jest udostępnienie w polskich centrach Komputerów Dużej Mocy nowych architektur obliczeniowych, które pozwolą na prowadzenie badań wymagających przetwarzania obliczeniowego o skali dotychczas zarezerwowanej dla nielicznych ośrodków zagranicznych. Projekt jest bezpośrednio realizowany przez konsorcjum stworzone przez: Interdyscyplinarne Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego UW (ICM) - koordynator, Akademickie Centrum Komputerowe CYFRONET AGH, Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe (PCSS).

3 Założenia Infrastruktura projektu POWIEW nie stanowi substytutu środowisk obliczeń kampusowych czy przetwarzania w środowiskach gridowych, Odnosi się do innej klasy problemów obliczeniowych, gdzie nieporównanie większa skala i złożoność łączą się z odpowiedzialnością za wyniki i terminowość ich uzyskania oraz opracowania,

4 Założenia c.d. Model operacyjny projektu POWIEW zakłada, że powstaną: zespoły rozwoju i optymalizacji dla nowych architektur komputerowych zarówno podstawowego oprogramowania numerycznego, jak i wybranych klas oprogramowania aplikacyjnego, częściowo o charakterze generycznym, co skróci w przyszłości drogę do tworzenia rozwiązań dla konkretnych zastosowań naukowych, technicznych i gospodarczych, zespoły badawczo rozwojowe, o wysokiej kompetencji w konstrukcji modeli obliczeniowych z uwzględnieniem specyfiki nowych technologii komputerowych górnego poziomu.

5 Kluczowe przedsięwzięcia utworzenie zharmonizowanego systemu zasobów komputerowej infrastruktury obliczeniowej najwyższej wydajności oraz udostępnienie ich, z zapewnieniem wsparcia naukowego i programistycznego, do realizacji projektów o uznanej za szczególnie istotną wartości merytorycznej i udokumentowanych parametrach obliczeniowych, utworzenie krajowego centrum kompetencji w zakresie rozwoju modeli obliczeniowych i ich zoptymalizowanych wersji dla wiodących klas architektur komputerowych generacji petaskalowych, który m.in. przejmie koordynację działań badawczych i rozwojowych w zakresie nauk obliczeniowych o strategicznym znaczeniu w nauce, technice i gospodarce, utworzenie ośrodka kompetencji w dziedzinie wielkoskalowej analizy danych i modelowania wizualnego.

6 Architektury Wieloprocesorowe systemy o architekturze symetrycznej (SMP), z procesorami o jednostkowej zdolności przetwarzania zmiennoprzecinkowego na poziomie rzędu kilkuset Gflop/s, z możliwością funkcjonowania w środowiskach zrównoleglonych i z dużą pamięcią bezpośrednio adresowaną, wieloprocesorowe systemy MPP zoptymalizowane dla wysoko skalowalnych aplikacji równoleglonych o zrównolegleniu drobnoziarnistym, systemy komputerowe zoptymalizowane dla gruboziarnistych aplikacji zrównoleglonych, systemy wieloprocesorowe akceleracji obliczeń oparte na GPGPU, systemy oparte na akceleratorach FPGA.

7 Wielkie wyzwania (wybór) Nauki materiałowe: Modelowanie powierzchni i struktur półprzewodnikowych Chemia bioorganiczna: Wielkoprzepustowe modelowanie istotnych funkcjonalnie i terapeutycznie struktur przestrzennych RNA Modelowanie molekularne: Obliczenia kwantowochemiczne dla dużych układów molekularnych Kosmologia: Modelowanie wielkoskalowej struktury Wszechświata Meteorologia: Numeryczne prognozy pogody w wysokiej rozdzielczości Wizualizacja: Wielkoskalowa analiza wizualna

8 Nauki materiałowe Obliczenia ab initio / DFT (Density Functional Theory), modelowanie powierzchni półprzewodników i struktur półprzewodnikowych, analiza procesów dynamicznych (adsorpcji, desorpcji), wyznaczenie własności fizycznych tranzystorów, określenie własności elektrycznych studni kwantowych.

9 Chemia bioorganiczna Opracowanie metody wielkoprzepustowego modelowania RNA, stworzenie nowych celów terapeutycznych skierowanych na RNA, rozwój oryginalnego oprogramowania, zautomatyzowanego generowania modeli przestrzennych RNA, dynamika molekularna w polu siłowym CHARMM.

10 Modelowanie molekularne Dokładne obliczenia struktury elektronowej dużych układów molekularnych, rozwój zaawansowanych modeli kwantowomechanicznych, rozwój wydajnych algorytmów obliczeniowych, wykorzystanie wysoce równoległych architektur sprzętowych (procesorów graficznych), łatwa i wydajna implementacja nowych modeli teoretycznych.

11 Kosmologia Wielkoskalowe symulacje kosmologiczne na architekturach równoległych, modyfikacje standardowego modelu zimnej ciemnej materii, portowanie i optymalizacja pakietu Gadget, badania ciemnej materii i energii, badanie własności największych obiektów obserwowanych we Wszechświecie (jak kosmiczne pustki), analiza wyników w trakcie obliczeń.

12 Meteorologia Modelowanie trudnych do prognozowania zjawisk meteorologicznych, uwzględnianie nagłych i niebezpiecznych zjawiska w atmosferze, badanie modeli atmosfery o wysokiej rozdzielczości ( 1,5 km horyzontalnie), zwiększenie stabilności i sprawdzalności modelowania procesów zachodzących w warstwie granicznej atmosfery.

13 Wizualizacja Ogromna ilość danych, wysoki stopnień interakcji z użytkownikiem, stworzenie nowej jakości w systemach wizualizacyjnych w ramach form, metod i elastyczności prezentacji informacji, wnioskowania i wizualnej analizy danych, opracowanie nowych modeli wizualizacji, nowych algorytmów i nowych procedur, zastosowanie dużych mocy obliczeniowych, rozwiązań wieloprocesorowych i architektur akcelerujących.

14 Wiedza o programowaniu równoległym Przykładowe działania: Otwarte szkolenia z dziedziny programowania równoległego, wykład ogólnodostępny: Wstęp do programowania równoległego (Uniwersytet Warszawski), szkoły letnie dla studentów.

15 Współpraca w ramach projektu Programiści HPC zatrudniani w ramach projektu: Informatycy po studiach Studenci współpraca w formie krótkich umów Studenci praktyki letnie Współpraca z naukowcami: Opiekunowie naukowi projektów (w części etatów) Forma współpracy: realizacja projektów obliczeniowych (wielkich wyzwań nauki) w dużej skali

16 Dziękuje za uwagę