High Performance Computing (HPC) in Vlaanderen - Koninklijke ...

Op industrieel vlak, wordt het ontwerp van vele complexe technische systemenzoals in de automobielindustrie, meer en meer geëvalueerd op een virtueel prototype,d.w.z. door simulatie van een model op een computerinfrastructuur of HPC, eerder danmet een fysisch prototype. De kortere evaluatietijd en ontwikkelingstijd, het flexibelcombineren met de optimalisatie en de gereduceerde kosten, zijn de voornaamsteredenen voor deze verschuiving naar virtuele prototypes.2.2. Voorbeelden van Research ChallengesDe volgende voorbeelden zijn illustratief voor hetpotentieel van HPC in enkele representatieve sectorenvan wetenschappelijke onderzoek, op internationaalvlak.2.2.1. Biologie en BiotechnologieDe HPC-behoeften voor de modelisatie inbiofysica en biochemie reiken veel verder dan dehuidige mogelijkheden. Met computers in de 100 Teraflops* klasse, worden belangrijkevorderingen verwacht in moleculaire dynamica technieken voor de simulatie vanbiologische systemen.Het voorbeeld hierboven behandelt een belangrijke biologische vraag, waarbij desimulatie van twee enzymen vergeleken worden: (i) acetylcholinesterase (AChE), eencentraal enzym van het zenuwstelsel en (ii) Outer Membrane Phospholipase A (OMPLA),een bacteriëel enzym kenmerkend voor pathogenesis.De simulatie toont aan dat de twee enzymen gelijksoortige actieve sites hebben 1 .2.2.2. Klimaat en Global ChangeVoorspellingen van klimaat evolutie enbroeikast effecten zijn volledig afhankelijk van debeschikbare HPC-rekencapaciteit, om decomplexe fysica van de wisselwerking tussenaarde, atmosfeer, oceanen en zonnestraling temodelleren.Ramingen 2 van de behoeften voor debeschrijving van de ozonlaag, duiden aan dat eenrekenkracht van de orde van 100 Teraflopsnoodzakelijk isEen ander voorbeeld, uit dezelfde referentie 2 ,bevat een HPC-schatting voor een hogereresolutie bij de klimaatvoorspelling en de invloedvan ondermeer de bewolking. Om een resolutievan 3 km te bereiken, is een rekencapaciteit van de orde van 10 Petaflops vereist. Debijgaande figuur toont een simulatie van de invloed van biogeochemische processen opde chlorofylconcentratie in de Stille Oceaan, als gevolg van de toename van hetfytoplankton.2.2.3. Microelektronica 3Defecten in halfgeleiders hebben een dynamisch gedrag afhankelijk van o.a.temperatuur op faseveranderingen. Onzuiverheden beïnvloeden de beweging van* Flops staat voor ‘Floating point operations per second’ en is een maat voor het aantalaritmetische bewerkingen (zoals optellingen) uitgevoerd door de computer. Een Gflops is éénmiljard (10 9 Flops) bewerkingen per seconde; een Teraflops of TFlops is duizend Gflops(10 12 Flops) en een Petaflops is duizend Teraflops (10 15 Flops).1Stimulating simulated biology.http://www.rcuk.ac.uk/cmsweb/downloads/rcuk/research/esci/biosimgrid.pdf2Frontier Simulations for the Climate of the 21st Century. Jean-Claude ANDRE. CERFACS,Toulouse (France) http://www.cerfacs.fr11