La segunda supercomputadora más rápida del mundo ejecuta la simulación del universo más grande jamás realizada
Los astrónomos utilizarán las simulaciones para probar el modelo estándar de cosmología.
La segunda supercomputadora más rápida del mundo (solía ser la más rápida, antes de que su máquina rival entrara en funcionamiento a principios de este mes) ha creado la simulación por computadora más compleja del universo hasta la fecha. El objetivo de esta simulación es probar lo que los investigadores describen como "hidrodinámica cosmológica".
La supercomputadora se conoce como Frontier, vive en el Laboratorio Nacional Oak Ridge y es una bestia de dispositivo. Construido para ser el primer superordenador a exaescala, puede realizar hasta 1,1 exaFLOPS, lo que equivale a 1,1 quintillones (10^18, o 1.100.000.000.000.000.000) de operaciones de punto flotante por segundo. Está fabricado con 9.472 unidades centrales de procesamiento (CPU) AMD y 37.888 unidades de procesamiento de gráficos (GPU) AMD. (Esa es una cantidad asombrosa de CPU y GPU). Frontier era la supercomputadora más rápida del mundo hasta que otra supercomputadora, llamada El Capitán y ubicada en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, la superó con 1.742 exaFLOPS en noviembre de 2024, según el sitio web de AMD.
Un equipo del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. en Illinois, dirigido por el director de la división de ciencia computacional de Argonnes, Salman Habib, utilizó su Código de Cosmología Acelerada por Hardware/Híbrido (HACC) en Frontier. Desarrollado por primera vez hace unos 15 años, HACC modela la evolución del universo, y su código fue escrito para que pudiera adaptarse a cualquiera que sea la supercomputadora más rápida en un momento dado.
HACC se implementó inicialmente en supercomputadoras a petaescala (capaces de billones de FLOPS), que son menos poderosas que Frontier y El Capitan. Por ejemplo, un proyecto del equipo de Argonne consistía en utilizar HACC para modelar tres cosmologías diferentes en la supercomputadora Summit, una computadora a petaescala que fue la más rápida del mundo entre noviembre de 2018 y junio de 2020. Las tres simulaciones recibieron nombres de planetas del < Universo u>Star Trek: la simulación Qo'nos (llamada así por el mundo natal de los klingon) modeló el universo utilizando el modelo estándar de cosmología (que implica cálculos sobre ambos energía oscura y materia oscura fría); la simulación de Vulcano incluyó neutrinos masivos, y la simulación de Ferenginar (llamada así por el mundo natal de los Ferengi) exploró un universo donde la energía oscura no era constante, sino que cambiaba con el tiempo. Los resultados de las simulaciones de la Cumbre mostraron que cuando la energía oscura varía, puede conducir a una agrupación de galaxias más fuerte en el universo primitivo, algo que los astrónomos podrían buscar en los estudios de galaxias con alto corrimiento al rojo. , es decir, estudios de galaxias que examinan zonas del universo extremadamente distante.
En muchos sentidos, las simulaciones resultantes son tan grandes y detalladas como un importante estudio astronómico profundo, como el Sloan Digital Sky Survey, o los próximos estudios que realizará el Vera C. Rubin. Observatorio.
Sin embargo, las simulaciones de la Cumbre fueron simulaciones de "sólo gravedad", es decir, no eran lo suficientemente poderosas como para incluir otras fuerzas o efectos.
"Si tuviéramos que simular una gran porción del universo estudiada por uno de los grandes telescopios como el Observatorio Rubin en Chile, estaríamos hablando de observar enormes porciones de tiempo: miles de millones de años de expansión", dijo Habib en un declaración. "Hasta hace poco, ni siquiera podíamos imaginarnos hacer una simulación tan grande como ésta excepto en la aproximación de la gravedad únicamente".
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Se necesitaban simulaciones más potentes para incluir otras fuerzas y efectos además de la gravedad, y ahí es donde entra Frontier, respaldado por un proyecto del Departamento de Energía de 1.800 millones de dólares llamado ExaSky para financiar la computación a exaescala.
En el modelo estándar de cosmología, dominan dos componentes: la materia oscura y la energía oscura. La materia de la que estamos hechos tú y yo (la llamada materia bariónica) constituye menos del 5% de la materia y la energía del universo.
"Entonces, si queremos saber qué está haciendo el universo, necesitamos simular ambas cosas [materia oscura y energía oscura]... la gravedad, así como todas las demás físicas, incluido el gas caliente y la formación de . estrellas, agujeros negros y galaxias", afirmó Habib. Lo llama "el fregadero de la cocina astrofísica, por así decirlo. Estas... son lo que llamamos simulaciones de hidrodinámica cosmológica".
Para preparar a HACC para operar en Frontier, los requisitos del proyecto ExaSky eran que HACC debía funcionar al menos 50 veces más rápido en Frontier que en Titan, que era la supercomputadora más rápida del mundo en 2012 cuando HACC se estaba desarrollando originalmente. Durante su prueba en Frontier, HACC superó ese requisito y demostró ser casi 300 veces más rápido.
Bronson Messer, director de ciencia en Oak Ridge Leadership Computing Facility, le da crédito a HACC por agregar el "realismo físico de incluir los bariones y todas las demás físicas dinámicas que hacen de esta simulación un verdadero tour de force para Frontier".
Las simulaciones, que se pondrán a disposición de la comunidad astronómica, permitirán a los investigadores explorar sus modelos cosmológicos, formular preguntas sobre la naturaleza de la materia oscura, la fuerza de la energía oscura o buscar modelos alternativos de gravedad como la dinámica newtoniana modificada (< u>MOND). Luego, las simulaciones se pueden comparar con lo que están encontrando estudios astronómicos reales, para determinar qué modelo se ajusta mejor a las observaciones.
Todo lo cual plantea una pregunta filosófica fascinante: si la potencia informática continúa aumentando, nuestras simulaciones del universo se volverán más detalladas y precisas en paralelo, pero ¿dónde termina esto?
Algunos pensadores científicos han sugerido que nosotros mismos podríamos vivir en una simulación, tal vez como producto del intento de otra persona de modelar la realidad. Y si estamos creando simulaciones mientras estamos dentro de una simulación, entonces tal vez realmente sean tortugas hasta el final.
La segunda supercomputadora más rápida del mundo (solía ser la más rápida, antes de que su máquina rival entrara en funcionamiento a principios de este mes) ha creado la simulación por computadora más compleja del universo hasta la fecha. El objetivo de esta simulación es probar lo que los investigadores describen como "hidrodinámica cosmológica".
La supercomputadora se conoce como Frontier, vive en el Laboratorio Nacional Oak Ridge y es una bestia de dispositivo. Construido para ser el primer superordenador a exaescala, puede realizar hasta 1,1 exaFLOPS, lo que equivale a 1,1 quintillones (10^18, o 1.100.000.000.000.000.000) de operaciones de punto flotante por segundo. Está fabricado con 9.472 unidades centrales de procesamiento (CPU) AMD y 37.888 unidades de procesamiento de gráficos (GPU) AMD. (Esa es una cantidad asombrosa de CPU y GPU). Frontier era la supercomputadora más rápida del mundo hasta que otra supercomputadora, llamada El Capitán y ubicada en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, la superó con 1.742 exaFLOPS en noviembre de 2024, según el sitio web de AMD.
Un equipo del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. en Illinois, dirigido por el director de la división de ciencia computacional de Argonnes, Salman Habib, utilizó su Código de Cosmología Acelerada por Hardware/Híbrido (HACC) en Frontier. Desarrollado por primera vez hace unos 15 años, HACC modela la evolución del universo y su código fue escrito para que pudiera adaptarse a cualquiera que sea la supercomputadora más rápida en un momento dado.
Publicado originalmente en Space.com.