Nos Estados Unidos, com o apoio do Departamento de Energia, estão sendo desenvolvidas ferramentas de software para simular todos os principais processos do Universo. Além disso, essas ferramentas estão parcialmente prontas e aguardando a implantação de novos supercomputadores da classe exascale, como o Aurora e o Frontier for Argonne National Laboratory. A conclusão do projeto promete revelar os segredos da origem e do desenvolvimento do Universo, além de permitir prever o futuro.
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O projeto ExaSky é executado por cientistas do Laboratório Nacional de Argonne. Acredita-se que esta seja uma das aplicações mais importantes no campo das ciências terrestres e espaciais, que será resolvida com o lançamento de supercomputadores exascale. Um aspecto importante das novas plataformas será a ênfase na computação GPU. Portanto, o código do projeto ExaSky está se adaptando ativamente para funcionar em GPUs Intel, NVIDIA e AMD.
Para rodar em novos supercomputadores (GPUs), dois códigos significativamente diferentes são adaptados – HACC (Hardware / Hybrid Accelerated Cosmology Code) baseado nas equações de Lagrange e Nyx (método de malha adaptativa).
«A ideia é que modelos de física semelhantes em ambos os códigos devem fornecer resultados semelhantes em muitas escalas diferentes, mesmo que os dois códigos usem abordagens computacionais diferentes. A obtenção de resultados semelhantes em ambos os modelos ajudará a confirmar nossa compreensão dos processos físicos que ocorrem na natureza. Depois disso, podemos adicionar novos recursos, como a formação de estrelas para serem jogados com simulações, bem como dados de levantamento do céu observáveis para validar nossos resultados e dar vida à simulação ”, explicam os desenvolvedores.
Os novos supercomputadores da classe exascale permitirão que uma física mais sofisticada seja habilitada com uma ampla gama de entradas, como neutrinos massivos, modelos de formação de estrelas e galáxias, e várias fontes de feedback astrofísico, como núcleos galácticos ativos, ventos galácticos e explosões de supernovas. Esses eventos serão incluídos em ambos os códigos e funcionarão em malhas maiores e com resolução mais alta.
Simulações e verificação constante de previsões com observações reais do céu ajudarão a desvendar muitos mistérios do universo, incluindo, esperam os cientistas, o mistério da matéria escura e da energia. Até o momento, a equipe ExaSky incorporou física de gás e modelos de subgrid em seus códigos e adicionou tecnologias de software avançadas para analisar dados de simulação. A próxima etapa será adicionar física e software de teste no hardware de próxima geração à medida que os sistemas entram em operação.