- Athena は NASA の新しいスーパーコンピュータであり、20 ペタフロップス以上の性能を持ち、エネルギー効率に重点を置いています。
- シリコンバレーの中心にあるエイムズ研究センターのモジュラー スーパーコンピューティング施設に設置されています。
- 宇宙ミッションのシミュレーション、航空機の設計、高度な人工知能モデルのトレーニングをサポートします。
- これはハイエンド コンピューティング機能プログラムの一部であり、商用クラウド サービスとともにハイブリッド戦略に統合されています。
とき 宇宙ミッションのシミュレーション失敗これは通常、良い兆候です。問題は早期に、安全な環境で、そしてローンチパッドではなく、検出されます。これらのテストの背後には、まるで何千台もの計算機が協調して動いているかのように、膨大な量のデータを処理できるシステムが存在します。これが[会社/システム]が運営されているリーグなのです。 アテナ, NASAの新しいスーパーコンピュータは現在運用されており、科学およびエンジニアリングコミュニティでご利用いただけます。
このシステムでは、当局は 計算能力を飛躍的に向上させる アルテミスによる月探査から地球観測プロジェクト、航空機開発に至るまで、はるかに複雑なミッションに取り組む。アテナ ペタフロップ規模のパワーと効率性の向上を兼ね備えています。これらは、今後数十年にわたって要求されるスーパーコンピューティングを維持するための 2 つの重要な要素です。
エイムズ研究所のアテナ：NASAの新しいスーパーコンピューティングの心臓部
同庁自身が発表した情報によると、 Athenaはモジュラースーパーコンピューティング施設でホストされています シリコンバレーのテクノロジー・エコシステムの中心に位置する、カリフォルニア州NASAエイムズ研究センターから発信。長年にわたり、このセンターはNASAにおける科学計算の主要拠点の一つとなっています。
マシンはプログラムに統合されている ハイエンドコンピューティング機能 (HECC)Athenaは、NASAの最も強力なリソースを調整する高性能コンピューティング・ポートフォリオです。実際には、Athenaは独立したマシンではなく、深宇宙から地球の大気圏まで、複数のミッションと部門をサポートするために設計された広範なインフラストラクチャの柱となることを意味します。
NASAは次のように指摘している。 アテナは1月にユーザーへの出荷を開始した。これは、実際のワークロードでパフォーマンスを検証したベータテスト段階に続くものです。この段階的なロールアウトにより、研究チームは突然の中断なくワークフローを移行することができ、PleiadesやAitkenなどの従来のシステムの運用を並行して維持しながら、新しいプロセスを統合することができます。
このスーパーコンピュータをエイムズに設置することで、 モジュール式スーパーコンピューティング施設また、将来の拡張も容易です。モジュール式のアプローチにより、すべてをゼロから構築することなく、新しいノードやテクノロジーを導入できます。これは、ハードウェアが急速に陳腐化する分野では非常に重要です。
ペタフロップスのパワーと効率性への重点
スーパーコンピューティングでは、「どれだけ速いか」ではなく、 1秒間に何回の浮動小数点演算を実行できるかそのパフォーマンスはフロップスで測定されますが、Athena のようなレベルについて話すとき、重要な単位はペタフロップスです。ペタフロップスは、100 万ギガフロップス、言い換えれば 1 秒あたり数兆回の演算を意味します。
NASAはアテナを 20ペタフロップス以上のピーク性能これは明らかに、プレアデスやエイトケンといった同局内の以前の世代のシステムよりも優れている。世界中にははるかに強力なエクサスケールシステムが存在するが、ここで重要なのは記録を破ることではなく、適切な組み合わせを提供することである。 電力、安定性、運用コスト NASA ミッションの特定のニーズに対応します。
当局は、暴力に加えて、 エネルギーとサービスの効率これは単にノードやプロセッサを集中させるだけでなく、消費電力単位当たり、そして運用・保守に投資したユーロまたはドル当たりの成果を向上させることを意味します。簡単に言えば、ガソリンを大量に消費するスポーツカーから、同じくらいの速さで「ガソリンスタンド」に行く回数がはるかに少ない車に乗り換えるようなものです。
公開された仕様の中には、システムが コンピューティングノードは 1,000 を超えます。高コア数プロセッサ（AMD EPYCファミリーなど）を搭載し、数百テラバイトのRAMを搭載しており、 800テラバイト多数のコアと大容量の共有メモリの組み合わせにより、数百万のパラメータを持つ大規模なシミュレーションや人工知能モデルを処理できるようになります。
米国やヨーロッパの他のセンターに設置されているエクサスケールの巨大施設と真っ向から競合するわけではないが、 AthenaはNASAのワークロードに適したサイズです: 高解像度の流体力学シミュレーション、衛星データの分析、複雑な大気モデル、集中的な AI タスクなど。
宇宙および航空ミッションのデジタルパートナー
現在の探査は、もはや物理的なプロトタイプとフィールド試験のみに依存していません。 準備作業の多くはコンピューター上で行われます。これは、実際のハードウェアに触れることなく何千ものシナリオをテストできるシミュレーションによって実現されます。ここでAthenaのようなスーパーコンピュータが活躍します。
NASAは、このシステムにより ロケット打ち上げを仮想的に再現する 構造、燃料、空力、環境条件の相互作用を非常に詳細にモデル化します。ロケットが温度や風の微細な変化にどのように反応するか、あるいは何かが少しでも不具合を起こした場合に構造に何が起こるかを計算することです。
航空分野では、アテナが鍵となるだろう。 次世代航空機設計数値流体力学（CFD）モデルにより、科学者は翼、胴体、エンジン周りの空気の流れを研究し、風洞実験だけでは評価不可能な形状をテストすることができます。これにより、より効率的で静粛性が高く、安全な航空機の開発が加速されます。
純粋科学やハードサイエンスにおいても、機械の役割は重要です。このシステムは、 大量の観察結果を比較し、相互参照する望遠鏡や探査機から得られるデータに潜む微妙なパターンを特定し、従来の機器では何年もかかる計算を必要とする仮説を探求する。ワシントンにあるNASA本部のハイエンド・コンピューティング能力ポートフォリオ責任者であるケビン・マーフィー氏の言葉を借りれば、探査はNASAを「計算能力の限界」へと導くものであり、Athenaはまさにその限界をさらに押し広げるために登場したと言える。
こうした能力は、時間を短縮するだけではありません。これまでは処理に数か月、あるいは数年かかるため実現不可能だったプロジェクトも、実現可能になります。 科学的なワークフロー内のルーチン 代理店から。
NASA内の大規模人工知能
近年、 人工知能 もはや実験室の好奇心を掻き立てるものではなく、科学技術の日常的なツールとなっています。複雑なデータを分析できる基礎モデルや深層ネットワークのトレーニングには、膨大な計算能力とメモリを備えたインフラストラクチャが必要であり、まさにAthenaが運用されている領域です。
NASAは、このスーパーコンピュータは 膨大なデータセットを処理するAIモデルをトレーニングする地球の観測から太陽系全体に散らばった探査機からの測定まで、これらの自動化システムは、信号の分類、人間が見逃すようなまれなイベントの検出、重大な現象の早期警告の生成に役立ちます。
注目のアプリケーションの中には 複雑な大気パターンのシミュレーションこれは地球だけでなく、他の天体にも当てはまります。AIと高度な数値モデルの助けを借りれば、嵐、気流、雲システムがどのように発達するかをより正確に研究することが可能になり、それによって予測精度が向上し、関連する物理プロセスの理解も深まります。
もう一つの興味深い分野は 太陽嵐が地球に与える影響の予測太陽風データ、磁場、そして磁気圏の反応をほぼリアルタイムで解析するには、相当な計算能力が必要です。Athenaは、これらの事象が衛星、電力網、そして通信システムに与える影響をより正確に予測できるモデルの訓練と実行を可能にします。
科学者に取って代わるのではなく、より強力なツールを提供することが目的です。ある意味では、Athenaで訓練されているAIは コンピューター用拡大鏡 これにより、面倒な作業がスピードアップし、結果の重要な分析と解釈により多くの余裕が生まれます。
ハイブリッド戦略：独自のスーパーコンピュータと商用クラウド
NASAが強調する点の一つは、アテナが ハイブリッドコンピューティング戦略ハイエンド コンピューティング機能プログラムは、エイムズにあるような自社センター内のスーパーコンピューターと、適切な場合には商用クラウド サービスを選択的に使用することを組み合わせています。
このアプローチにより、それぞれのケースで仕事に適した「ワークショップ」を選択できます。 一部のタスクはクラウドの方が適しています。弾力性と専門サービスとの統合の容易さにより、 一方、他のシステムでは、Athenaのような専用システムの安定性と持続的なパフォーマンスが求められます。.
研究チームにとって、これは柔軟性につながります。 高精度シミュレーションをどこで実行するかを決めることができる単一のプラットフォームに縛られることなく、最も要求の厳しいAIモデルをどこでトレーニングするか、あるいは大量の観測データをどこで処理するか。重要なのは、計算時間だけでなく、利用可能な予算の活用も最適化することです。
アクセスに関しては、当局はアテナが NASAの研究スタッフと外部の科学者が利用可能 事前に利用時間を申請すれば、それぞれのプログラムと連携して作業を行う人々が利用できます。これは共有リソースであり、各プロジェクトの関連性とニーズに応じて容量割り当てを行うことで管理されます。これは、世界最大級の高性能コンピューティングセンターで一般的に採用されている手順です。
ヨーロッパでは、バルセロナ・スーパーコンピューティング・センターやPRACEネットワーク・スーパーコンピュータなどのセンターが同様のスキームで運営されており、競争的なプロジェクトに計算時間を割り当てています。Athenaも同様の仕組みを採用しています。 共有された科学インフラただし、NASA のミッションに非常に重点が置かれています。
次の宇宙時代を支える目に見えないインフラ
ロケット、カプセル、月面の風景などの壮大なイメージとは対照的に、 スーパーコンピューティングは後回しにされがちしかし、これらのミッションの成功の多くは、何千ものバリエーションをテストし、障害を予測し、膨大なデータから価値を抽出できる Athena のようなインフラストラクチャに依存します。
NASAはアテナを 次の発見の段階のためのデジタル基盤20ペタフロップスを超える処理能力、AIと集中的なシミュレーション向けに設計されたアーキテクチャ、そして効率性を明確に重視したこのシステムは、今後数年間に開始される多くのプロジェクトの計算「エンジンルーム」となることが期待されています。
現実的に言えば、そのようなリソースを持つことは 以前は数日かかっていたシミュレーションが、今では数時間で完了しますかつては法外なコストがかかると思われていたモデルのトレーニングも、より管理しやすくなりました。これによって結果の検証やレビューの必要性がなくなるわけではありませんが、科学と工学の反復作業のペースは確実に変化します。
ヨーロッパや世界のその他の地域でエクサスケール センターが構築され、スーパーコンピューティング ネットワークが強化されている中、Athena は世界的なトレンドの一部となっています。 科学的探査はますます膨大な計算能力に依存するようになっています。違いは、ここでの焦点が NASA のミッションとそれを取り巻く宇宙エコシステムに密接に一致していることです。
エイムズのモジュラー・スーパーコンピューティング施設に到着したこのスーパーコンピュータは、ロケットや探査機ほど目立たないものの、同様に不可欠な存在となる。 Athenaで処理されたすべてのデータ、改良されたすべてのモデル、微調整されたすべてのシミュレーション これは、米国宇宙機関の次の科学的・技術的決定の基盤のほんの一部となるだろう。