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跨学科团队开发了空间的“Exascale”计算

斯坦福工程师是全国范围内的一部分,建立一个下一代硬件和软件系统,以便在空间火箭爆破时提供安全的最终保证。

Saturn V Rocket

火箭发动机点燃的关键瞬间会发生什么?斯坦福工程师将帮助回答这个问题。 |图片礼貌javier urzay

将人类放在另一个天体上是最复杂,崇高的追求社会曾经进行过,但它并没有快速或便宜。

那么,那么,确切的时刻是所有这些努力和费用 - 一切 - 乘坐开始火箭发动机的单秒第二激光爆炸的成功。 “这是整个旅程的决定性时刻。如果激光失败,整个任务,包括宇航员的生活,将会丢失,“项目总监 Gianluca Iacarino.,BET356体育在线的计算和数学工程研究所教授。 “我们必须尽可能地接近100%。”

所以现在,在5年,每年1650万美元 资助 美国。通过其国家核安保局,BET356体育在线和科罗拉多大学的研究人员通过其国家核安保局,博尔德科罗拉多大学正在寻求部署世界上最强大的计算能力,以研究和预测该决定性时刻的关键结果。

特别是为了确保激光永不失败,协作者将开发复杂的数学模型和在所谓的“EnaScale”计算机上运行的软件,其能够千万(一个等于1的数字,然后是18零)计算每秒计算。

该项目继续在过去20年中在BET356体育在线在斯坦福制作的不间断投资,以开发多学科计算科学,促进工程师和计算机科学家之间的合作,将算法,物理模拟和编程模型的创新结合在一起。

一种新的方法

如同听起来很简单,点火技术非常复杂,涉及许多物理现象的专业知识,包括流体动力学,激光诱导的能量沉积,热力学,湍流,混合和燃烧。添加了在空间真空中经营的复杂性,并且对于工程师来说,这增加了对工程师的巨大挑战 javier urzay.是,该项目副主任和斯坦福州湍流研究中心的高级研究工程师。

当阿波罗任务前往月球时,他们带来了额外的推进剂,用于将月球兰德从月亮的银色表面上抬起并安全回归。但这些任务的燃料非常挥发和有毒。只是让他们在航天器上是一种风险。科学家长期以来寻求一种新的方法。最近,聚光灯在液态氧和甲烷(天然气)上闪闪发光,这是无毒但较少的反应性,需要一种新的点火方法。在这种情况下,激光器类似于内燃机中的火花塞。 “它亮火了,”IACCARINO说。但如果失败,则添加urzay,“航天器在空间中搁浅,没有任何方式推动本身回家。”

到目前为止,新的点火技术尚未在现实​​世界火箭发动机的高炉中进行测试 - 自20世纪70年代以来,在另一个天体上没有任何载人的任务。因此,工程师需要依赖计算机来模拟该技术。但是,与赌注很高,需要保证至关重要,即使是现在的世界上最快的电脑也不会这样做。因此,团队计划使用已知为的新编程语言重写模型 摄政 这与一个名为军团的软件编译器和运行时系统结合使用 - 这两者都是在斯坦福开发的 - 从下一代超级计算机实现更多无缝的性能。军团最近被认为是一个 R&D 100 award winner 在国际竞争中,以确定世界顶级新技术。

团队计划使用 边境极光 和 El Capitan.,能源部的新Exascale超级计算机现在正在制作中。这些系统能够处理传统的高性能计算和人工智能计算,为研究人员提供一个前所未有的工具,以解决越来越复杂的科学问题。

完全合作

IACCARINO指出,在三个机构组装的研究人员团队是跨学科,因为他曾经工作过。预测建模工作将在斯坦福州完成。 Purdue的团队将进行小规模,真实的点火技术测试。博尔德团队将衡量对测试的预测。

突出了非凡的协作,IACCARINO表示,他使用Exascale Multiphysics Senembles称之为项目集成模拟(insieme.)并指出insieme意味着在他的意大利原住民中“一起”。 “你必须在你去的时候学习,一起做一切。这是一个完全合作,“他说。 “我认为这真的是对这个项目令人兴奋的。”