โครงการจำลองและการคำนวณขั้นสูง

พิมพ์	สาธารณะ
ก่อตั้ง	พ.ศ. 2538
สำนักงานใหญ่	ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอสอะลามอส ห้องปฏิบัติการแห่งชาติแซนเดีย ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์ลิเวอร์มอร์ ,

โครงการจำลองและการคำนวณขั้นสูง ( ASC ) เป็น โครงการ ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ดำเนินการโดยสำนักงานความมั่นคงนิวเคลียร์แห่งชาติเพื่อจำลอง ทดสอบ และบำรุงรักษาคลังอาวุธนิวเคลียร์ของสหรัฐอเมริกา^{[ 1 ]}โครงการนี้ถูกสร้างขึ้นในปี 1995 เพื่อสนับสนุนโครงการดูแลรักษาคลังอาวุธ (หรือ SSP)เป้าหมายของโครงการริเริ่มนี้คือการยืดอายุการใช้งานของคลังอาวุธนิวเคลียร์ที่เสื่อมสภาพในปัจจุบัน

หลังจากที่สหรัฐอเมริกาประกาศระงับการทดสอบนิวเคลียร์จริงในปี 1992 โครงการดูแลรักษาสต็อกอาวุธนิวเคลียร์ (Stockpile Stewardship Program) จึงถูกสร้างขึ้นเพื่อหาวิธีทดสอบและบำรุงรักษาสต็อกอาวุธนิวเคลียร์ เพื่อตอบสนองต่อเรื่องนี้สำนักงานความมั่นคงนิวเคลียร์แห่งชาติ (National Nuclear Security Administration)จึงเริ่มจำลองหัวรบนิวเคลียร์โดยใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ เนื่องจากสต็อกอาวุธนิวเคลียร์มีอายุมากขึ้น การจำลองจึงมีความซับซ้อนมากขึ้น และการบำรุงรักษาสต็อกอาวุธนิวเคลียร์จึงต้องการพลังการประมวลผลที่มากขึ้น ตลอดหลายปีที่ผ่านมา ด้วยกฎของมัวร์โครงการ ASC ได้สร้างซูเปอร์คอมพิวเตอร์หลายเครื่องที่มีกำลังการประมวลผลเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เพื่อใช้ในการคำนวณการจำลองและคณิตศาสตร์

เพื่อเป็นการเฉลิมฉลองความสำเร็จของ ASC ครบรอบ 25 ปี โครงการจำลองและการคำนวณขั้นสูงได้เผยแพร่รายงานฉบับนี้^{[ 2 ]}

งานวิจัยส่วนใหญ่ของ ASC ดำเนินการบนซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในห้องปฏิบัติการสามแห่ง การคำนวณได้รับการตรวจสอบโดยการคำนวณของมนุษย์

โปรแกรม ASC มีห้องปฏิบัติการ 3 แห่ง: ^{[ 3 ]}

• ห้องปฏิบัติการแห่งชาติแซนเดีย
• ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอสอะลามอส
• ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์ลิเวอร์มอร์

ปัจจุบันโปรแกรม ASC มีซูเปอร์คอมพิวเตอร์จำนวนมากที่อยู่ใน รายชื่อ TOP500สำหรับพลังการประมวลผล รายชื่อนี้จะเปลี่ยนแปลงทุกหกเดือน ดังนั้นโปรดไปที่https://top500.org/lists/top500/เพื่อดูรายชื่อเครื่อง NNSA ล่าสุด แม้ว่าคอมพิวเตอร์เหล่านี้อาจอยู่ในห้องปฏิบัติการที่แยกจากกัน แต่ก็มีการสร้างการประมวลผลระยะไกลระหว่างห้องปฏิบัติการหลักทั้งสามแห่ง^{[ 4 ]}

• เอเอสซีสีม่วง
• พายุแดง
• Blue Gene/L : ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดในโลก พฤศจิกายน 2004 – พฤศจิกายน 2007
• บลู จีน คิว (หรือที่รู้จักกันในชื่อ เซควอยา)
• ASCI Q: ติดตั้งในปี 2546 เป็น คลัสเตอร์ AlphaServer SC45/GS และทำความเร็วได้ถึง 7.727 Teraflops ^{[ 5 ] [ 6 ]} ASCI Q ใช้ โปรเซสเซอร์ DEC Alpha 1250 MHz (2.5 GFlops) และ ระบบเชื่อมต่อ Quadrics ASCI Q ได้รับการจัดอันดับให้เป็นซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดอันดับ 2 ของโลกในปี 2546 ^{[ 7 ]}
• ASCI White : ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดในโลก พฤศจิกายน 2000 – พฤศจิกายน 2001
• เอเอสซี บลูเมาน์เทน
• เอเอสซี บลูแปซิฟิก
• ASCI Red : ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดในโลก มิถุนายน 1997 – มิถุนายน 2000

โครงการ ASC เผยแพร่จดหมายข่าวรายไตรมาสซึ่งบรรยายถึงความสำเร็จด้านการวิจัยและความก้าวหน้าทางด้านฮาร์ดแวร์ต่างๆ มากมาย

ภายในโครงการ ASC มีหน่วยงานย่อยหกหน่วยงาน แต่ละหน่วยงานมีบทบาทของตนเองในการยืดอายุการใช้งานของคลังสำรอง

แผนกปฏิบัติการสิ่งอำนวยความสะดวกและการสนับสนุนผู้ใช้มีหน้าที่รับผิดชอบคอมพิวเตอร์ทางกายภาพและสิ่งอำนวยความสะดวก รวมถึงเครือข่ายคอมพิวเตอร์ภายใน ASC พวกเขามีหน้าที่รับผิดชอบในการตรวจสอบให้แน่ใจว่าเครือข่าย tri-lab พื้นที่จัดเก็บข้อมูลคอมพิวเตอร์ การใช้พลังงาน และทรัพยากรคอมพิวเตอร์ของลูกค้าเป็นไปตามที่กำหนด^{[ 8 ]}

แผนกย่อยด้านการคำนวณและการสนับสนุนผู้ใช้มีหน้าที่รับผิดชอบในการบำรุงรักษาและสร้างซอฟต์แวร์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ตามมาตรฐานของ NNSA นอกจากนี้ยังจัดการกับข้อมูล เครือข่าย และเครื่องมือซอฟต์แวร์ด้วย^{[ 9 ]}

โครงการ ASCI Path Forward ได้ให้ทุนสนับสนุนการพัฒนาระบบไฟล์แบบขนาน Lustre ในช่วงเริ่มต้นอย่างมาก ตั้งแต่ปี 2001 ถึง 2004 ^{[ 10 ] [ 11 ]}

แผนกย่อยการตรวจสอบและรับรองความถูกต้องมีหน้าที่ตรวจสอบการจำลองและผลลัพธ์ทางคณิตศาสตร์ นอกจากนี้ยังช่วยให้วิศวกรซอฟต์แวร์เขียนโค้ดที่แม่นยำยิ่งขึ้นเพื่อลดระยะขอบของข้อผิดพลาดเมื่อทำการคำนวณ^{[ 12 ]}

แผนกย่อยแบบจำลองฟิสิกส์และวิศวกรรมมีหน้าที่ถอดรหัสการวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์และฟิสิกส์ของอาวุธนิวเคลียร์ พวกเขารวมแบบจำลองฟิสิกส์เข้ากับรหัสเพื่อให้ได้การจำลองที่แม่นยำยิ่งขึ้น พวกเขาจัดการกับวิธีการที่อาวุธนิวเคลียร์จะทำงานภายใต้เงื่อนไขบางอย่างโดยอิงจากฟิสิกส์ พวกเขายังศึกษาคุณสมบัติของนิวเคลียร์ การสั่นสะเทือน วัตถุระเบิดแรงสูงอุทกพลศาสตร์ขั้นสูงความแข็งแรงและความเสียหายของวัสดุ การตอบสนองทางความร้อนและของเหลว และการตอบสนองต่อการแผ่รังสีและไฟฟ้า^{[ 13 ]}

แผนกย่อยรหัสแบบบูรณาการมีหน้าที่รับผิดชอบรหัสทางคณิตศาสตร์ที่สร้างขึ้นโดยซูเปอร์คอมพิวเตอร์ พวกเขาใช้รหัสทางคณิตศาสตร์เหล่านี้และนำเสนอในรูปแบบที่มนุษย์เข้าใจได้ จากนั้นรหัสเหล่านี้จะถูกใช้โดยสำนักงานบริหารสมาคมนิวเคลียร์แห่งชาติ โครงการดูแลคลังอาวุธนิวเคลียร์ โครงการขยายอายุการใช้งาน และหน่วยงานสืบสวนการค้นพบที่สำคัญ เพื่อตัดสินใจขั้นตอนต่อไปที่ต้องดำเนินการเพื่อรักษาและยืดอายุการใช้งานของคลังอาวุธนิวเคลียร์^{[ 14 ]}

แผนกย่อยการพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูงและการบรรเทาผลกระทบมีหน้าที่วิจัยพัฒนาการด้านการประมวลผลประสิทธิภาพสูง เมื่อพบข้อมูลเกี่ยวกับการประมวลผลประสิทธิภาพสูงรุ่นต่อไปแล้ว พวกเขาจะตัดสินใจว่าซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์ใดที่ต้องปรับเปลี่ยนเพื่อเตรียมพร้อมสำหรับคอมพิวเตอร์รุ่นต่อไป^{[ 15 ]}