المركز الوطني لبحوث الطاقة والحوسبة العلمية

تبدو هذه المقالة وكأنها بيان صحفي أو مقال إخباري وقد تكون مبنية إلى حد كبير على التغطية الروتينية . يرجى المساعدة في تحسين هذه المقالة وإضافة مصادر مستقلة . ( أبريل 2024 )

مركز الحوسبة العلمية لأبحاث الطاقة الوطنية (NERSC)، هو منشأة بحثية للحوسبة عالية الأداء ( حاسوب فائق ) تأسس في عام 1974. يتم تشغيل منشأة المستخدم الوطنية بواسطة مختبر لورانس بيركلي الوطني لمكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة الأمريكية .

تتمثل المهمة في إنشاء مركز حوسبة لمكتب العلوم، ويضم مركز NERSC أنظمة حوسبة وبيانات عالية الأداء يمكن استخدامها من قبل 9000 عالم في المختبرات الوطنية والجامعات في جميع أنحاء البلاد. يركز البحث في NERSC على البحث الأساسي والتطبيقي في مجال كفاءة الطاقة والتخزين والتوليد وعلوم أنظمة الأرض وفهم القوى الأساسية للطبيعة والكون. أكبر مجالات البحث هي فيزياء الطاقة العالية وعلوم المواد والعلوم الكيميائية وعلوم المناخ والبيئة والفيزياء النووية وأبحاث طاقة الاندماج. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

تأسس مركز NERSC في عام 1974 كمركز حاسوبي لأبحاث الطاقة النووية الحرارية الخاضعة للرقابة، أو CTRCC، في مختبر لورانس ليفرمور الوطني (LLNL). تم إنشاء المركز لتوفير موارد الحوسبة لمجتمع أبحاث طاقة الاندماج وبدأ بجهاز كمبيوتر Control Data Corporation 6600 (SN-1). كان أول جهاز تم شراؤه مباشرة من قبل المركز هو CDC 7600 ، والذي تم تركيبه في عام 1975 بأداء ذروة يبلغ 36 ميجا فلوب/ثانية (36 مليون عملية فاصلة عائمة في الثانية). في عام 1976، تمت إعادة تسمية المركز إلى المركز الحاسوبي الوطني لطاقة الاندماج المغناطيسي. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

تشمل أجهزة الكمبيوتر العملاقة اللاحقة جهاز Cray-1 (SN-6)، الذي تم تركيبه في مايو 1978 وأطلق عليه اسم "c" (آلة الحاسب الآلي العملاقة). في عام 1985، تم تركيب أول جهاز Cray-2 (SN-1) في العالم باسم "b" (آلة الحاسب الآلي العملاقة). وقد اكتسبت الفقاعات المرئية في سائل نظام التبريد السائل المباشر لجهاز Cray-2 لقب "الفقاعات". ^{[ بحاجة لمصدر ]}

في عام 1983، بدأ المركز في توفير جزء صغير من موارده للباحثين خارج مجتمع الاندماج. ومع دعم المركز المتزايد للعلوم في العديد من مجالات البحث، فقد غير اسمه إلى مركز أبحاث الطاقة الوطنية للحاسوب العملاق في عام 1990. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

في عام 1995، نقلت وزارة الطاقة (DOE) مركز NERSC من مختبر لورانس ليفرمور الوطني إلى مختبر لورانس بيركلي الوطني . تم تركيب مجموعة من أنظمة Cray J90 في بيركلي قبل إغلاق الأنظمة الرئيسية في ليفرمور للانتقال في عام 1996 لتوفير الدعم المستمر لمجتمع البحث. كجزء من النقل، تمت إعادة تسمية المركز إلى مركز الحوسبة العلمية لأبحاث الطاقة الوطنية، ولكن تم الاحتفاظ بالاختصار NERSC. في عام 2000، انتقل مركز NERSC إلى موقع جديد في أوكلاند لاستيعاب البصمة المتزايدة لأجهزة الكمبيوتر العملاقة المبردة بالهواء. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

في نوفمبر 2015، عاد مركز NERSC إلى موقع مختبر بيركلي الرئيسي ويقع في Shyh Wang Hall ، وهو منشأة حاسوبية عملاقة موفرة للطاقة. ^{[1] [2]} تم تمويل المبنى من قبل جامعة كاليفورنيا التي تدير مختبر بيركلي لصالح وزارة الطاقة الأمريكية (DOE) . كما هو الحال مع الانتقال من LLNL، تم تثبيت نظام جديد أولاً في بيركلي قبل تفكيك الآلات في أوكلاند ونقلها. يتم توفير البنية التحتية للمرافق وأنظمة الكمبيوتر من قبل وزارة الطاقة. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

يقوم المركز بتسمية أنظمته الرئيسية بأسماء العلماء.

أحدث حاسوب عملاق بيرلموتر ، سُمي على اسم شاول بيرلموتر ، عالم الفيزياء الفلكية في مختبر بيركلي الذي تقاسم جائزة نوبل في الفيزياء عام 2011 لمساهماته في الأبحاث التي تُظهر أن توسع الكون يتسارع. إنه نظام Cray يعتمد على بنية Shasta، مع وحدات المعالجة المركزية AMD Epyc ("ميلانو") المستندة إلى Zen 3 ووحدات معالجة الرسومات NVIDIA Ampere . ^[3] ظهر بيرلموتر لأول مرة في عام 2021 ويحتل المرتبة الخامسة في قائمة TOP500 لأسرع أجهزة الكمبيوتر العملاقة في العالم.

حاسوب عملاق آخر من NERSC هو Cori، والذي سُمي على اسم جيرتي كوري ، وهي عالمة كيمياء حيوية كانت أول امرأة أمريكية تحصل على جائزة نوبل في العلوم. Cori هو نظام Cray XC40 يحتوي على 622336 نواة معالج Intel وأقصى أداء نظري يبلغ 30 بيتافلوب /ثانية (30 كوادريليون عملية في الثانية). تم تسليم Cori على مرحلتين. تم تثبيت المرحلة الأولى - المعروفة أيضًا باسم قسم البيانات - في أواخر عام 2015 وتتكون من 12 خزانة وأكثر من 1600 عقدة حوسبة Intel Xeon "Haswell". المرحلة الثانية ^[4] من Cori، التي تم تثبيتها في صيف عام 2016، ^{[5] أضافت 52 خزانة وأكثر من 9300 عقدة مع معالجات} Intel Xeon Phi من الجيل الثاني (الاسم الرمزي Knights Landing، أو KNL للاختصار)، مما يجعل Cori أكبر نظام حوسبة عملاقة ^{[ بحاجة لمصدر ]} للعلوم المفتوحة يعتمد على معالجات KNL.

يضم NERSC أيضًا نظام تخزين عالي الأداء (HPSS) بسعة 200+ بيتابايت ^[6] للتخزين الشامل للأرشيف ، والذي قيد الاستخدام منذ عام 1998.

يمكن الوصول إلى مرافق NERSC من خلال شبكة علوم الطاقة ، أو ESnet، والتي تديرها أيضًا مختبرات لورانس بيركلي الوطنية التابعة لوزارة الطاقة.

يقود موظفو NERSC مشاريع في العلوم الحاسوبية بينما يساعدون أيضًا في إعداد مجتمع البحث الأوسع لعصر الإكساسكيل .

NESAP : يتعاون برنامج NERSC Exascale Science Applications Program مع فرق الأكواد ومطوري المكتبات والأدوات لإعداد التطبيقات لاستخدام بنية Cori متعددة النواة. يقوم الباحثون بإعداد أكواد التطبيقات للبنية الجديدة. تسمح شراكة NESAP لـ 20 مشروعًا بالتعاون مع NERSC وCray و Intel من خلال توفير الوصول إلى الأجهزة المبكرة والتدريب وجلسات التحضير مع موظفي Intel وCray. ستتاح أيضًا لثمانية من هذه المشاريع العشرين فرصة لباحث ما بعد الدكتوراه للتحقيق في قضايا العلوم الحاسوبية المرتبطة بأنظمة متعددة النواة موفرة للطاقة.

Shifter : Shifter هي أداة برمجية مفتوحة المصدر تعتمد على حاويات Docker التي تمكن مستخدمي NERSC من تحليل مجموعات البيانات من المرافق التجريبية. تسمح هذه الحاويات بتعبئة التطبيق مع مجموعة البرامج بالكامل—بما في ذلك بعض أجزاء ملفات نظام التشغيل الأساسية —بالإضافة إلى تحديد متغيرات بيئة المستخدم و "نقطة الدخول" للتطبيق .

HPC4Mfg (الحوسبة عالية الأداء للتصنيع): يعد مركز NERSC واحدًا من ثلاثة مراكز حوسبة فائقة تابعة لوزارة الطاقة تعمل على إنشاء نظام بيئي يسمح للخبراء في المختبرات الوطنية بالعمل بشكل مباشر مع أعضاء صناعة التصنيع لتعليمهم كيفية تبني أو تطوير استخدامهم للحوسبة عالية الأداء (HPC) لمعالجة تحديات التصنيع بهدف زيادة كفاءة الطاقة والحد من التأثيرات البيئية وتطوير تقنيات الطاقة النظيفة . يقود المشروع مختبر لورانس ليفرمور الوطني.

في عام 2021، تم الاعتراف بـ NERSC في أكثر من 2000 منشور في مجلات علمية مُشار إليها. وقد استخدم ستة أفراد أو فرق حائزة على جائزة نوبل NERSC في أبحاثهم. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

في عام 2022، دعم NERSC ما يقرب من 9000 مستخدم من الجامعات والمختبرات الوطنية والصناعات ولديه مستخدمون في 50 ولاية أمريكية ومنطقة كولومبيا وبورتوريكو و45 دولة. ^{[ بحاجة لمصدر ]} دعم NERSC باحثين من 514 كلية وجامعة، و26 مختبرًا وطنيًا تابعًا لوزارة الطاقة، و52 منظمة في الصناعة، و31 شركة صغيرة، و115 مختبرًا حكوميًا آخر، و19 منظمة غير ربحية. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

• الموقع الرسمي – NERSC
• تاريخ NERSC
• إي إس نت
• قائمة أفضل 500
• افتتاح قاعة وانج في NERSCC