El temps del cicle del projecte s'ha reduït dràsticament! Els científics utilitzen la supercomputació per alimentar la investigació de fusió làser

Recentment, el Laboratori d'energètica làser (LLE) de la Universitat de Rochester va instal·lar un nou superordinador per donar suport als seus experiments de fusió làser.
El nou superordinador augmenta la potència de càlcul del laboratori en un factor de quatre i redueix el temps necessari per completar determinats projectes de 30 setmanes a uns quants dies.
El Laboratori d'energètica làser (LLE) de la Universitat de Rochester és una de les poques instal·lacions del món que estudien la fusió de confinament inercial impulsada per làser (ICF), que els científics utilitzen amb finalitats de seguretat nacional i per obtenir energia de la fusió nuclear.
"Un nou superordinador situat a la universitat permetrà als investigadors simular fenòmens complexos i d'alta densitat d'energia en ICF en tres dimensions amb un detall sense precedents", va dir Valeri Goncharov, director de la divisió teòrica del laboratori i científic.
"Per exemple, és molt difícil, si no impossible, mesurar directament l'evolució dels defectes de l'objectiu a escala micromètrica en una implosió. Tanmateix, les simulacions 3D detallades poden modelar com aquests fenòmens alteren les observacions experimentals més fàcilment mesurables", explica Goncharov. Descobrir la correlació entre els resultats de la simulació i les dades experimentals ajudarà a determinar la importància de les característiques de l'objectiu de subescala i altres efectes físics complexos en els experiments".
La màquina, anomenada Conesus, va ser construïda per Intel i desenvolupada en col·laboració amb Dell Technologies i Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL). És un dels set sistemes Intel Sapphire Rapids de quarta generació del món i un dels dos dels Estats Units.
El programa "Els 500 millors supercomputadors del món" (Llista TOP500), iniciat el 1993, publica una llista actualitzada dels superordinadors més potents del món dues vegades l'any.
Com es beneficiaran els experiments de fusió làser?
El laboratori d'energètica làser de la Universitat de Rochester té dos làsers molt potents, l'Omega i l'Omega EP, que els investigadors utilitzen per dur a terme estudis, inclosos els que involucren ICF. Aquest treball es basa en un avenç en la ignició, la reacció de fusió que produeix un guany d'energia net, que els científics van fer l'any passat a la National Ignition Facility (NIF) de LLNL.
William Scullin, cap del grup d'informàtica d'alt rendiment del laboratori, va dir: "Unes 10 vegades al dia, els nostres làsers s'utilitzen per crear una estrella energètica en un pot".
Però el camí cap a la fusió de confinament inercial impulsada per làser (ICF) comença amb superordinadors que modelen els materials, els làsers i l'experiment en si.
Scullin va dir: "Tenim capacitats de modelatge 1D, 2D i 3D per simular la fusió de confinament inercial. Modelem materials i plasmes a temperatures i pressions extremes. Els làsers d'alta potència no són components disponibles comercialment. Per tant, dissenyem molts dels nostres propis òptics i sistemes làser interns. A més, hi ha una quantitat creixent de treball estadístic per fer".
Segons Scullin, a mesura que augmenta la necessitat d'anàlisi estadística, els científics computacionals estan explorant com utilitzar l'aprenentatge automàtic per esbrinar què passa amb dades antigues i noves. Per fer possibles aquests descobriments, LLE necessita nous recursos informàtics.
Conesus proporcionarà recursos computacionals perquè els científics recullin més dades i realitzin estudis de major resolució, inclòs l'ús de l'aprenentatge automàtic en conjunts de dades més grans, segons Scullin. Els projectes que podrien haver trigat 30 setmanes a completar-se en sistemes anteriors es poden completar en dies amb Conesus.
Conesus té diversos projectes previstos, com ara provar models estadístics de la implosió criogènica del sistema làser Omega; simulant l'aturada de partícules alfa i la crema de plasma; i l'estudi dels cristalls líquids, que produeixen grans respostes amb una estabilitat tèrmica molt alta.
El Laboratori d'energia làser (LLE) de la Universitat de Rochester allotjarà dos làsers de 25 gigawatts com a part d'un projecte recolzat per la National Science Foundation (NSF) de la Universitat de Rochester que té un pressupost de 18 milions de dòlars durant un període de tres anys. Com a part del projecte, el laboratori establirà una nova instal·lació anomenada EP-OPAL, que es dedicarà a l'estudi de la interacció dels làsers d'ultraalta intensitat amb la matèria.