宇宙の謎を解明する

Tiffany Trader

世界で最も強力なスーパーコンピュータが宇宙の謎を明らかにするNASAの科学者を助けている。
エームズ研究センターのNASA高度スーパーコンピューティング(NAS)施設にあるPleiadesや、エネルギー省が運用する米国最高速のシステムであるTitanのようなハイパフォーマンス・コンピュータのモデリングやシミュレーションの能力無では、この集中的な発見プロセスは可能では無かった。宇宙の現象の理解におけるHPCの根本的な役割を驚くべきレンダリングで披露する2つのプロジェクトがここにある。

#1 — 分解する “ホットジュピター”

最初は「ホットジュピター」太陽系外惑星のシミュレーションにおける磁力線の夜側を描いている。モニカは木星と同じサイズの惑星に適応しているが、もっとホスト星に近い位置にある。

アリゾナ大学の月・惑星研究所シミュレーション部門の天体物理学者のTamara Rogersと彼女のチームは、惑星の内部の仕組みとどのように形成されたかに関する理解をより深めるために、これらのシミュレーションを行ったのだ。Pleiadesスーパーコンピュータで実行されたシミュレーションは初めて磁場を含めた。これらのようなシミュレーションプロジェクトは、宇宙ベースの機器から抽出された観測データの意味を理解するのに非常に重要なのだ。

「我々の太陽をゆっくりと回るガスの巨人とはかなり異なるホットジュピターを研究することで、生命をサポートできるかもしれない地球のような太陽系外惑星である岩を探索することがとても重要である研究として、天文学者は惑星構造と進化の知識を拡大しているのです。」

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＃2 – 磁気リコネクションは、スーパーコンピューティングの限界を押し上げる

2番目の印象的なレンダリングは、地球磁気圏の再接続層内の「磁束ロープ」の形成を示している。NASAの磁気圏マルチスケール・ミッションの支援で、ロスアラモス国立研究所のWilliam Daughtonが率いる複数の研究機関の研究チームが、Titanを使って、荷電粒子が磁場と強力に相互作用する時に発生する宇宙天気に関連する現象である磁気再接続を研究している。

Daughtonと仲間はこのプロセスを、オークリッジ・リーダーシップ・コンピューティング施設(OLCF)のCray XT5 Jaguarスーパーコンピュータおよびその後継であるCray XK7 Titanスーパーコンピュータを使って5年間もシミュレーションしている。NASAの科学者は、磁気圏マルチスケール(MMS)ミッションから得られた実験データとシミュレーションを比較している。

大規模なシミュレーションが実行可能であるという重要性について話すと、次世代のスーパーコンピュータによる10～50倍の性能向上は、科学者が解くことができる問題のクラスを拡大するだろう、とDaughtonは語った。OLCFでは、2018年にSummitが来る際に、この計算能力の向上を得ることができる予定だ。さらに「これらの真に巨大な実行にとって、すべてを保存することはできないので、その場で解析と可視化する方向に動いて行かなければならないのです。」とDaughtonは指摘している。

この興味深い研究の詳細についてはOLCFの特集を参照。