En av verdens største datamaskiner åpnes for testkjøring

I juli 2021 vil utvalgte pilotprosjekter starte testkjøringer på LUMI, en av verdens største datamaskiner. Den pan-europeiske superdatamaskinen klargjøres for test fra 12. juli og nå starter utvelgelsen av hvilke prosjekter som skal være med på testingen.

To norske prosjekter

I den første testfasen er det spesielt CPU- og lagringssystemet som sjekkes. I den andre fasen, som er forventet å starte i desember, er det GPU-delen som skal kjøre under full belastning. Begge testfasene varer i 20 dager hver. LUMI åpner så for drift i to steg, først CPU-delen i august 2021 og så hele maskinen i januar 2022.

Det er medlemslandene i det såkalte LUMI-konsortiet som bidrar i å velge hvilke prosjekter som skal få teste superdatamaskinen. I Norge er det Sigma2 som håndterer utvelgelsen. Sigma2 har ansvar for å anskaffe, drifte og videreutvikle den nasjonale e-infrastrukturen for beregningsvitenskap og datalagring i Norge. De øvrige landene i LUMI-konsortiet er Sverige, Danmark, Island, Finland, Belgia, Tsjekkia, Polen, Sveits og Estland.

For begge testfasene har Sigma2 nominert prosjekter som benytter og utvikler applikasjonene NorESM og Bifrost/Dispatch. Dette er to applikasjoner som bruker mye CPU-tid og som har hatt en betydelig vekst i behovet for regnekraft over tid.

Simuleringer av klimaforandringer

NorESM, eller Norwegian Earth System Model, er en tilpasning av den amerikanske klimamodellen CESM, og simulerer klimaforandringer ved hjelp av flere sammenkoblede modeller. Applikasjonen har vært under utvikling siden 2007 og er hovedsakelig vedlikeholdt gjennom prosjektet Infrastructure for Norwegian Earth System Modelling (INES). Denne applikasjonen er anerkjent av FNs klimapanel, som har benyttet forskning basert på simuleringene i sine klimarapporter.

NorESM har vært kjørt på opptil 25 000 kjerner på Sigma2s Betzy, som er Norges kraftigste superdatamaskin, og det arbeides med tilpasning av koden for kjøring på GPU. Dette gjør applikasjonen velegnet til pilottesting på LUMI.

– Selv om det i dag brukes betydelig regnekapasitet til klimasimuleringer i Norge og andre land, er det fortsatt behov for mye mer kapasitet for å forstå og beskrive klimaendringer bedre, sier Jenny Amundsen, spesialrådgiver HPC i UNINETT Sigma2.
– Det er høy grad av enighet i forskningsmiljøet om at klima og klimaberegninger er av stor samfunnsmessig viktighet i tiden som kommer. Derfor er det viktig å sikre forskningsmiljøene rundt CESM og NorESM, så vel som annen beregningsorientert forskning i Norge, tilgang til større ressurser.

Lærer mer om solen

Bifrost og Dispatch er navnet på applikasjoner som tilhører HPC-prosjektet Solar Atmospheric Modelling, ledet av Mats Carlsson, professor ved Rosseland senter for solfysikk ved UiO. I dette prosjektet jobber forskerne med simuleringer av solens atmosfære (de ytre lagene som sollyset kommer fra) og sammenligner disse med observasjoner fra solteleskop på bakken og fra rommet for å lære mere om hvordan solen, og dermed også andre stjerner, fungerer.

De egenutviklede applikasjonene har bidratt til å gjøre forskningsgruppen verdensledende innenfor modellering av solatmosfæren. Applikasjonene er svært parallelle, noe som betyr at de benytter mange prosessorkjerner for å utføre beregninger raskere. På Betzy har de vært testet på over 131 000 kjerner, og applikasjonsutviklerne jobber for å tilpasse koden til GPU. Dette gjør applikasjonene spesielt godt egnet til pilotering av LUMI.

– På lang sikt håper vi at den økte kunnskapen kan gi en bedre forståelse av solstormer og bedre prognoser av romvær. For å oppnå dette må vi simulere mye større områder av sola enn det vi har gjort hittil og dette krever mye større regneressurser og utvikling av nye algoritmer og metoder. Det er dette vi håper LUMI-maskinen skal hjelpe oss med, sier Carlsson.

For norsk forskning og næringsliv er det viktig å få tilgang til regnekraft i verdensklasse. Denne teknologien kan bidra til å løse store samfunnsmessige utfordringer, for eksempel innenfor fagområder som klima, energi og miljø og helse.

– Tilgangen øker evnen til å levere internasjonalt konkurransedyktig forskning, og er viktig for Norge som fremtidig teknologinasjon. På lengre sikt bidrar dette til å sikre norsk innovasjonsevne, industri og sysselsetting, sier Amundsen i Sigma2.

En av tre pre-exascale superdatamaskiner i Europa

LUMI er den første av tre såkalte precursory-exascale superdatamaskiner som bygges for å sikre at Europa er blant verdenslederne innen beregningskapasitet. LUMI er finansiert av EU og landene som er med i konsortiet, og maskinen står fysisk plassert i Kajaani i Finland.

LUMI har en teoretisk maksytelse på over 550 petaflops, og er en forløper til maskiner som teoretisk kan utføre minst en milliard milliarder beregninger i sekundet (exascale-systemer). Dette betyr over ti ganger mer regnekraft enn den kraftigste superdatamaskinen i Europa i dag.

De to andre superdatamaskinene skal installeres i Italia og Spania i løpet av året.