13 décembre 2022 — Quels sont les éléments de base de la matière ? Comment l’univers a-t-il évolué ? Qu’adviendra-t-il du climat de la Terre dans le futur ? Ce sont des questions auxquelles les ordinateurs hautes performances peuvent répondre.
Le Département américain de l’énergie (DOE) a annoncé le financement de nouveaux projets quinquennaux dans le cadre de son programme Scientific Discovery through Advanced Computing (SciDAC) en physique nucléaire, physique des hautes énergies et développement de modèles du système terrestre. Scientifiques du DOE Laboratoire National d’Argonne ont été sélectionnés pour diriger deux et participer à huit projets collaboratifs utilisant des ordinateurs avancés à haute performance.
Le programme rassemble bon nombre des meilleurs chercheurs du pays pour développer de nouvelles méthodes de calcul permettant de résoudre certains des problèmes scientifiques les plus difficiles. Les projets seront menés par des équipes collaboratives dirigées par les laboratoires nationaux du DOE.
« Le fait qu’Argonne soit impliquée dans presque tous les projets SciDAC témoigne de l’expertise de notre personnel. Avec nos partenaires, nous apporterons la puissance du supercalcul à l’étude de certaines des plus petites choses de la nature – les noyaux atomiques – et des plus grandes, le cosmos », a déclaré Kawtar Hafidi, qui supervise les programmes de recherche d’Argonne en physique nucléaire et des hautes énergies. en tant que directeur de laboratoire associé pour les sciences physiques et l’ingénierie.
Le programme SciDAC en physique nucléaire a financé trois projets multi-institutions pour un total de 35 millions de dollars. Des chercheurs d’Argonne participeront aux trois projets et en dirigeront un. Diriger “Imagerie femtoéchelle des noyaux à l’aide de plates-formes exascale », Ian Cloët, un physicien théoricien d’Argonne, travaillera avec des partenaires du Thomas Jefferson National Accelerator Facility du DOE et du Virginia Polytechnic Institute and State University pour développer un nouveau cadre pour extraire des images 3D de nucléons à partir de données expérimentales. Ensemble, ils espèrent faire de nouvelles découvertes sur la nature de la matière à des échelles de longueur extrêmement petites – la soi-disant femtoéchelle, correspondant à un quadrillionième de mètre.
Le programme SciDAC en physique des hautes énergies a financé cinq projets, pour un total de 30 millions de dollars. Un projet est dirigé par la physicienne et informaticienne d’Argonne, Katrin Heitmann. (Les autres institutions participantes sont les laboratoires nationaux Lawrence Berkeley et Los Alamos du DOE et Virginia Tech.) “Permettre les découvertes cosmiques à l’ère exascale” utilisera des supercalculateurs exascale pour créer des modèles et des simulations à partir de nouveaux ensembles de données d’enquête cosmologique. Il étudiera l’origine et l’évolution de l’univers. Combinées aux observations, les prédictions du modèle sont essentielles pour explorer de nouvelles connaissances sur la matière noire et l’énergie noire.
Les deux projets dirigés par Argonne soutiendront la recherche pionnière sur les supercalculateurs exascale du DOE, y compris Aurora, le système de nouvelle génération en cours de construction à l’Argonne Leadership Computing Facility, une installation utilisateur du DOE Office of Science à Argonne.
“Le programme SciDAC est un excellent exemple du type de travail à impact unique qui peut être effectué par des équipes interdisciplinaires qui se donnent la main au-delà des frontières du domaine scientifique”, a déclaré Salman Habib, directeur de la division Computational Science d’Argonne. “Une grande partie de l’avenir de la science repose sur le succès d’efforts qui associent une informatique de pointe et des idées scientifiques innovantes. »
Projets SciDAC supplémentaires auxquels Argonne participe :
Physique nucléaire
Le partenariat SciDAC en physique nucléaire impliquera des experts en physique nucléaire et en développement de logiciels, ainsi qu’en mathématiques appliquées et en informatique. Ces projets utiliseront des superordinateurs pour développer de nouveaux algorithmes et logiciels.
SciDAC-5 Nuclear Computational Low Energy Initiative (NUCLEI)
- Investigateur principal Argonne : Matt Menickelly
- Chercheurs d’Argonne : Alessandro Lovato, Sri Hari Krishna Narayanan, Jared O’Neal, Krishnan Raghavan, Ragnar Stroberg et Robert (Bob) Wiringa
- Dirigé par : Laboratoire national d’Oak Ridge
Physique nucléaire fondamentale à l’exascale et au-delà
- Chercheur principal d’Argonne : Prasanna Balaprakash
- Chercheur argonnais : Rob Latham
- Dirigé par : Thomas Jefferson National Accelerator Facility
Physique des hautes énergies
L’objectif du partenariat SciDAC en physique des hautes énergies est d’utiliser les ordinateurs hautes performances du DOE pour aider à comprendre l’univers. Ces projets développeront de nouvelles techniques et outils de calcul et de simulation.
Précision de nouvelle génération pour les calculs de neutrinos et de collisionneurs
- Chercheurs principaux d’Argonne : Alessandro Lovato et Anshu Dubey
- Chercheurs argonnais : Taylor Childers, Carlo Graziani et Paul Hovland
- Dirigé par : Laboratoire national des accélérateurs Fermi
Celeritas : transport de particules accéléré par GPU pour la simulation de détecteurs dans des expériences de physique des hautes énergies
- Investigateur principal Argonne : Paul Romano
- Chercheurs argonnais : Amanda Lund
- Dirigé par : Laboratoire national d’Oak Ridge
Accélération à plusieurs échelles : propulser les futures découvertes en physique des hautes énergies
- Chercheurs principaux d’Argonne : James Osborn et Xiao-Yong Jin
- Dirigé par : Laboratoire national de Brookhaven
Collaboration pour la modélisation avancée des accélérateurs de particules
- Investigateur principal Argonne : Jeff Larson
- Chercheurs argonnais : Stephen Hudson
- Dirigé par : Lawrence Berkeley National Laboratory
Développement du modèle du système terrestre
Les partenariats SciDAC pour le développement de modèles du système terrestre rassemblent des scientifiques du système terrestre, des mathématiciens appliqués et des informaticiens. Leur objectif est d’accélérer et d’améliorer le modèle de système terrestre exascale énergétique (E3SM) du DOE.
Comparaison, imbrication et couplage MPAS-O/ROMS pour une meilleure représentation et paramétrisation des processus océaniques côtiers et subméso-échelle dans E3SM
- Investigateur principal Argonne : Iulian Grindeanu
- Chercheurs argonnais : Vijay Mahadevan
- Dirigé par : Laboratoire national du nord-ouest du Pacifique
Amélioration des projections de l’AMOC et de son effondrement grâce à des simulations avancées (ImPACTS)
- Investigateur principal Argonne : Sri Hari Krishna Narayanan
- Chercheurs argonnais : Prasanna Balaprakash, Steve Brus, Jan Hückelheim, Tom Peterka, Yixuan Sun et Orcun Yildiz.
- Dirigé par : Laboratoire national de Los Alamos
Ahmed Attia, Julie Bessac, Taylor Childers, Emil Constantinescu, Anshu Dubey, Hanqi Guo, Sylvester Joosten, Todd Munson, Nesar Ramachandra et Xingfu Wu contribuent également à “Imagerie femtoscale des noyaux à l’aide de plates-formes exascale”. Jeffrey Emberson d’Argonne, Nicholas Frontiere, Salman Habib, Andrew Hearin, Patricia Larsen, Rob Latham, Sandeep Madireddy, Nesar Ramachandra et Esteban Rangel contribueront également à “Permettre les découvertes cosmiques à l’ère exascale. »
Source: Marguerite Huber, Laboratoire National d’Argonne