برنامج المحاكاة والحوسبة المتقدمة

برنامج المحاكاة والحوسبة المتقدمة ( ASC ) هو برنامج حوسبة فائقة تديره الإدارة الوطنية للأمن النووي ، بهدف محاكاة واختبار وصيانة المخزون النووي الأمريكي. [ 1 ] أُنشئ البرنامج عام 1995 لدعم برنامج إدارة المخزون (SSP) . ويهدف هذا البرنامج إلى إطالة عمر المخزون الحالي المتقادم.

تاريخ

بعد قرار الولايات المتحدة بتعليق التجارب النووية الحية عام ١٩٩٢، أُنشئ برنامج إدارة المخزون النووي بهدف إيجاد طريقة لاختبار المخزون النووي وصيانته. واستجابةً لذلك، بدأت الإدارة الوطنية للأمن النووي بمحاكاة الرؤوس الحربية النووية باستخدام الحواسيب العملاقة. ومع تقادم المخزون، أصبحت عمليات المحاكاة أكثر تعقيدًا، وتتطلب صيانته قدرة حاسوبية أكبر. وعلى مر السنين، وبفضل قانون مور ، أنشأ برنامج إدارة المخزون النووي عدة حواسيب عملاقة مختلفة بقدرات متزايدة، لإجراء عمليات المحاكاة والحسابات الرياضية.

احتفالاً بمرور 25 عامًا على إنجازات برنامج المحاكاة والحوسبة المتقدمة، قام البرنامج بنشر هذا التقرير . [ 2 ]

بحث

تُجرى غالبية أبحاث مركز الحوسبة المتقدمة (ASC) على أجهزة حاسوب فائقة في ثلاثة مختبرات مختلفة. ويتم التحقق من صحة الحسابات بواسطة حسابات بشرية.

المختبرات

يضم برنامج ASC ثلاثة مختبرات: [ 3 ]

الحوسبة

الحواسيب العملاقة الحالية

يضم برنامج ASC حاليًا العديد من الحواسيب العملاقة المدرجة في قائمة TOP500 لأقوى الحواسيب. تتغير هذه القائمة كل ستة أشهر، لذا يُرجى زيارة https://top500.org/lists/top500/ للاطلاع على أحدث قائمة بأجهزة NNSA. على الرغم من أن هذه الحواسيب قد تكون في مختبرات منفصلة، ​​فقد تم إنشاء نظام حوسبة عن بُعد بين المختبرات الرئيسية الثلاثة. [ 4 ]

الحواسيب العملاقة السابقة

أحد أجهزة الكمبيوتر العملاقة السابقة لبرنامج المحاكاة المتقدمة والحاسوب (ASC)، وهو ASC Purple

النشرة الإخبارية

ينشر برنامج ASC نشرة إخبارية ربع سنوية تصف العديد من إنجازاته البحثية ومعالمه البارزة في مجال الأجهزة.

عناصر

يتضمن برنامج ASC ستة أقسام فرعية، لكل منها دورها الخاص في إطالة عمر المخزون.

عمليات المنشأة ودعم المستخدم

تتولى شعبة عمليات المرافق ودعم المستخدمين مسؤولية أجهزة الحاسوب والمرافق المادية وشبكة الحوسبة داخل مركز خدمات الحوسبة المتقدمة. وهي مسؤولة عن ضمان توافق شبكة المختبرات الثلاثة، ومساحة تخزين الحوسبة، واستهلاك الطاقة، وموارد الحوسبة الخاصة بالعملاء. [ 8 ]

أنظمة الحوسبة وبيئة البرمجيات

تتولى شعبة دعم الحوسبة والمستخدمين مسؤولية صيانة وتطوير برمجيات الحواسيب العملاقة وفقًا لمعايير إدارة الأمن النووي الوطني. كما تتعامل مع البيانات والشبكات وأدوات البرمجيات. [ 9 ]

قام مشروع ASCI Path Forward بتمويل كبير للتطوير الأولي لنظام الملفات المتوازي Lustre من عام 2001 إلى عام 2004. [ 10 ] [ 11 ]

التحقق والتدقيق

يتولى قسم التحقق والتدقيق مسؤولية التحقق الرياضي من عمليات المحاكاة ونتائجها. كما يساعد مهندسي البرمجيات على كتابة أكواد أكثر دقة لتقليل هامش الخطأ عند تشغيل العمليات الحسابية. [ 12 ]

نماذج الفيزياء والهندسة

يتولى قسم نماذج الفيزياء والهندسة مسؤولية فك رموز التحليل الرياضي والفيزيائي للأسلحة النووية. ويقوم هذا القسم بدمج نماذج الفيزياء في البرامج الحاسوبية للحصول على محاكاة أكثر دقة. ويتناول القسم كيفية عمل السلاح النووي في ظل ظروف معينة بناءً على أسس فيزيائية. كما يدرس الخصائص النووية، والاهتزازات، والمتفجرات شديدة الانفجار، وديناميكيات الموائع المتقدمة ، وقوة المواد وتلفها، والاستجابة الحرارية والموائعية، والاستجابات الإشعاعية والكهربائية. [ 13 ]

الرموز المتكاملة

يتولى قسم الرموز المتكاملة مسؤولية الرموز الرياضية التي تنتجها الحواسيب العملاقة. ويستخدم هذا القسم هذه الرموز الرياضية، ويعرضها بطريقة مفهومة للبشر. ثم تستخدم هذه الرموز من قبل إدارة الجمعية النووية الوطنية، وبرنامج إدارة المخزون النووي، وبرنامج تمديد العمر، ووحدة التحقيق في النتائج الهامة، لتحديد الخطوات التالية اللازمة لتأمين المخزون النووي وإطالة عمره. [ 14 ]

تطوير التكنولوجيا المتقدمة والتخفيف من آثارها

تتولى شعبة تطوير التقنيات المتقدمة والتخفيف من آثارها مسؤولية البحث في التطورات المتعلقة بالحوسبة عالية الأداء. وبمجرد الحصول على معلومات حول الجيل القادم من الحوسبة عالية الأداء، تقرر هذه الشعبة البرامج والأجهزة التي يجب تعديلها استعدادًا للجيل القادم من أجهزة الحاسوب. [ 15 ]

مراجع

  1. "برامج المحاكاة والحوسبة المتقدمة وبرامج البحث والتطوير المؤسسية | الإدارة الوطنية للأمن النووي" . NNSA . تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 يناير 2016 .
  2. "منشورات المقر الرئيسي لـ ASC" . asc.llnl.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2022-09-06 .
  3. "مختبرات سانديا الوطنية: المحاكاة والحوسبة المتقدمة" . www.sandia.gov . تاريخ الاسترجاع: 31 يناير 2016 .
  4. "تمكين الحوسبة عن بعد" (ملف PDF) .
  5. مختبرات لوس ألاموس الوطنية (2002). "نظام ASCI Q: قدرة 30 تيرا أوبس في مختبر لوس ألاموس الوطني" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 12 يناير 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 يونيو 2010 .
  6. الحوسبة العلمية والهندسية عالية الأداء: دعم الأجهزة/البرامج، بقلم لورانس تيانرو يانغ، 2003، رقم ISBN 1-4020-7580-4الصفحة 144
  7. "تصنيفات أفضل 500" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 21-09-2013 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14-11-2016 .
  8. "عمليات المنشأة ودعم المستخدم | الإدارة الوطنية للأمن النووي" . NNSA . تم الاسترجاع في 31 يناير 2016 .
  9. "أنظمة الحوسبة وبيئة البرمجيات | الإدارة الوطنية للأمن النووي" . NNSA . تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 يناير 2016 .
  10. غاري غريدر (1 مايو 2004). "تاريخ واستراتيجية الإدخال/الإخراج القابل للتطوير لـ ASCI/DOD" (ملف PDF) . جامعة مينيسوتا . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 12 يوليو 2010. تاريخ الاطلاع: 8 ديسمبر 2016 .
  11. ر. كينت كونينجر (1 يونيو 2003). "نظام ملفات HPTC Lustre فائق التوسع" (ملف PDF) . معهد لينكس كلاستر . تاريخ الاسترجاع: 8 ديسمبر 2016 .
  12. "التحقق والتدقيق | الإدارة الوطنية للأمن النووي" . NNSA . تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 يناير 2016 .
  13. "نماذج الفيزياء والهندسة | الإدارة الوطنية للأمن النووي" . NNSA . تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 يناير 2016 .
  14. "الرموز المتكاملة | الإدارة الوطنية للأمن النووي" . NNSA . تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 يناير 2016 .
  15. "تطوير التكنولوجيا المتقدمة والتخفيف من آثارها | الإدارة الوطنية للأمن النووي" . NNSA . تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 يناير 2016 .