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

More documents

Recommendations

Info

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
interfaces, bij zeer lage concentraties, ophet niveau van enkele ppm. De figuurhiernaast toont een snapshot van deoriëntatie van de atomen in de interface enin de twee kristallen, verkregen met behulpvan een HPC-simulatie.2.2.4. Astrofysica en KosmologieDe modellering die de vorming vanmaterie in sterren, sterrenclusters engrotere eenheden beschrijft uitgaandevan de basiswetten van de fysica, leidttot zeer rekenintensieve simulatieswaarvoor supercomputer-clustersonontbeerlijk zijn.De figuur hiernaast toont eensnapshot van de simulatie van een TypeIa supernovae ontploffing 4 . Dit vereist,naast de modelisering van turbulentieen deflagratie, ook de effecten vantransport door neutrinoradiatie. Devergelijking van de driedimensionaleradiatiespectra met waarnemingen isessentieel voor de bepaling vankosmologische parameters.De visie op de HPC-behoeften om kritische problemen voor wetenschap, milieu entechnologie te kunnen behandelen in de toekomst, wordt samengevat in de volgendefiguur 5 .De volgende tabel 2.1 geeft een overzicht per discipline van de behoeften om eenbepaald niveau van kennis te bereiken, op het europees niveau van een PetaFlopscapaciteit. Dit recent verslag 6 van HET, de High-Performance Computing in Europe Taskforce,bevat een uitgebreide beschrijving van de onderwerpen vermeld in deze Tabel 2.13Opportunities for discovery: theory and computation in basic energy sciences. U.S. Departmentof Energy. Subcommittee on theory and computation of the basic energy sciences advisorycommittee. January 2005.4A Science-Based Case For Large-Scale Simulation, Vol 2. Office of Science, U.S. Department ofEnergy, September 2004.5A Strategic Framework for High End Computing –UK. http://www.epsrc.ac.uk/ResearchFunding/FacilitiesAndServices/HighPerformanceComputing/ HPCStrategy/2006StrategicFramework.htm6The Scientific Case for a European Super Computing Infrastructure: Petascale Computing inEurope (2006). Report from the High-Performance computing in Europe Taskforce (HET), 95pages. http://www.hpcineuropetaskforce.eu/deliverables12
Page 1 and 2: De Koninklijke Vlaamse Academie van
Page 3 and 4: High Performance Computing (HPC) in
Page 5 and 6: High Performance Computing (HPC)In
Page 8 and 9: INHOUDMANAGEMENT SAMENVATTING . . .
Page 10 and 11: ADVIES VAN DE KVABoverHIGH PERFORMA
Page 12 and 13: ADVIES VAN DE KVABoverHIGH PERFORMA
Page 16 and 17: Tabel 2.1. The Challenges and Outco
Page 18 and 19: Een strategie waarbij de wetenschap
Page 20 and 21: omgevingstudies komen aan bod met o
Page 22 and 23: Tabel 3.2.: Rangschikking van de be
Page 24 and 25: Figuur 3.4: Distributie van de HPC-
Page 26 and 27: 4 CPU’s) geinstalleerd die verbon
Page 28 and 29: Omgezet naar rekencapaciteit, kan d
Page 30 and 31: 3. Naast het uitvoeren van de eigen
Page 32 and 33: Het is de overtuiging van de KVAB,
Page 34 and 35: Bijlage 2: Enquete formulierWerkgro
Page 36 and 37: Bijlage 3: Samenvattingen van de en
Page 38 and 39: parallelcomputer of een clustercomp
Page 40 and 41: Bijlage 3b: Moleculaire Biologie en
Page 42 and 43: grote hoeveelheden gegevens. Bepaal
Page 44 and 45: • Hydrodynamica (golven en stromi
Page 46 and 47: • Capaciteit van ongeveer 1 Teraf
Page 48 and 49: • Bij iteratieve beeldreconstruct
Page 50 and 51: Bijlage 3d: Moleculaire ChemieProf.
Page 52 and 53: infrastructuur. Zaken als disk spac
Page 54 and 55: Bijlage 3e: Toegepaste Wiskunde en
Page 56 and 57: gezien worden. BEgrid mag men niet
Page 58 and 59: • Wat MHD-simulaties betreft: de
Page 60 and 61: slagen wij er momenteel in om aan d
Page 62 and 63: Bijlage 3h: Turbulentie en Verbrand
Page 64 and 65:
elektrochemisch massatransport; vli
Page 66 and 67:
Bijlage 3i: MilieustudiesProf. Yvan
Page 68 and 69:
) Plannen voor de komende 5 jaren v
Page 70 and 71:
Bijlage 4: De TOP500 HPC lijst van
Page 72 and 73:
Top HPC-systemen in Europa (Novembe
Page 74:
SummaryThe Koninklijke Vlaamse Acad
show all

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

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?