Vsako leto se od nekaj sto do deset tisoč smrti pripiše katastrofalnim učinkom velikih potresov. Poleg tresenja tal so nevarnosti potresa tudi zemeljski plazovi, razpoke jezov, poplave in še huje – če se morsko dno med potresom nenadoma premakne, lahko sproži smrtonosni cunami.
Čeprav potresov ni mogoče preprečiti, lahko procesi, ki vključujejo zemeljske tektonske plošče, ki sestavljajo njeno skorjo in zgornji plašč, znanstvenikom zagotovijo namige o možnih učinkih teh bližajočih se katastrof, preden pridejo.
Ekipa, ki jo vodi profesor Tsuyoshi Ichimura z Inštituta za raziskovanje potresov (ERI) na Univerzi v Tokiu (UTokyo), preučuje deformacijo tektonskih plošč, da bi pomagala pri napovedovanju naravnih nesreč, kot so potresi, ki temeljijo na fiziki. Natančneje, ekipa simulira mejo tektonske plošče, ki sega od Vancouvra v Britanski Kolumbiji do severne Kalifornije. Na tej meji - imenovani subdukcijsko območje Cascadia - se plošče obalnih Explorerja, Juan de Fuca in Gorda premikajo proti vzhodu in se premikajo pod Severnoameriško ploščo, proces, znan kot subdukcija, ki lahko sproži potrese velike magnitude in vulkansko aktivnost.
Ekipa je pred kratkim razširila in optimizirala eno od svojih znanstvenih kod za najmočnejši in najpametnejši superračunalnik na svetu za odprto znanost, IBM AC922 Summit v Oak Ridge Leadership Computing Facility (OLCF), ameriško ministrstvo za energijo (DOE).) Urad za uporabnike znanosti, ki se nahaja v nacionalnem laboratoriju Oak Ridge (ORNL) DOE.
S preoblikovanjem Unstructured Finite Element ImpliCit Solver s kodo strukturirane mreže (UNICORN) v algoritem, podoben umetni inteligenci (AI), je ekipa zagnala UNICORN s 416 petaflops in pridobila 75-kratno hitrost od prejšnjega stanja. -najsodobnejši reševalec s popolnim izkoriščanjem moči tenzorskih jeder na Summitovih grafičnih procesorjih Volta. Tensor Cores so specializirane procesne enote, ki hitro izvajajo množenje in seštevanje matrik z uporabo mešanih natančnih izračunov.
"Tenzorska jedra niso na voljo za nobeno vrsto izračuna," je dejal Kohei Fujita, docent pri ERI. "Zaradi tega smo morali vse naše vzorce dostopa do podatkov in vzorce množenja uskladiti, da jim ustrezajo." Vzorci dostopa do podatkov določajo, kako programski program dostopa do podatkov v pomnilniku in jih je mogoče učinkoviteje organizirati za izkoriščanje določene računalniške arhitekture.
Z uporabo UNICORN-a je ekipa UTokyo simulirala območje 1.944 km × 2.646 km × 480 km na območju subdukcije Cascadia, da bi pogledala, kako se tektonska plošča deformira zaradi pojava, imenovanega "zdrs preloma, " nenaden premik, ki se pojavi na meji plošče.
Ekipa je dejala, da se lahko novi reševalec uporablja kot orodje za pomoč znanstvenikom pri zahtevni nalogi dolgoročnega napovedovanja potresov – cilja, ki bi lahko, ko bo uresničen, vodil k napovedovanju potresov in ublažitvi katastrof.
Prej je ekipa pokazala splošen pristop za uvedbo AI v znanstvene aplikacije v implicitnem reševanju z umetno inteligenco in transpreciznim računalništvom ali kodo MOTHRA – dosežek, ki jim je prinesel zadnjo nominacijo za finalista Združenja za računalniške stroje Gordona Bella leto.
"Za UNICORN smo optimizirali kodo posebej za Summit," je povedal doktorski študent ERI Takuma Yamaguchi. "Nova strojna oprema z nekaterimi posebnimi funkcijami včasih zahteva prefinjene izvedbe za doseganje boljše zmogljivosti."
UNICORN izvaja gostejše izračune, kar mu omogoča, da v celoti izkoristi edinstveno arhitekturo Summita, ki vključuje 9.216 procesorjev IBM POWER9 in 27.648 grafičnih procesorjev NVIDIA Volta. Računsko najdražji del kode je deloval pri 1,1 eksaflopsa z mešano natančnostjo - velik podvig za kodo, ki temelji na enačbah in ne na izračunih globokega učenja. (Kode, ki temeljijo na slednjem, so same po sebi optimalne za sisteme, kot je Summit.)
Za prihodnje težave s potresi bo ekipa morala uporabiti UNICORN za analizo odzivov zemeljske skorje in plašča na zdrs preloma skozi čas. To bo zahtevalo na tisoče simulacij in nato na stotine ali tisoče dodatnih ponovitev za primerjavo rezultatov s potresnimi dogodki v resničnem svetu.
"Da bi dosegli naše cilje glede napovedi potresov, bomo morali narediti veliko simulacij deformacije skorje in nato primerjati naše rezultate z opaženimi zapisi preteklih potresov," je dejal Ichimura..
