GE联合IBM为清洁能源科研项目提供Summit超算能力

能源巨头通用电气（GE）将采用全球性能最高的超级计算机之一——Summit系统，来运行两项用于促进清洁能源生产的新研究项目。

上个月，美国能源部（在美国橡树岭国家实验室托管Summit系统）向20个研究团队授予了总计超过700万个节点小时的超级计算机节点时间，其中两个属于GE Research。

Summit超级计算系统是世界上性能水平位列第二的系统，仅次于位于日本的Fugaku超级计算机。由IBM打造的Summit拥有相当于7000万部iPhone 11s的系统能力，科学家可以用它来运行大型计算例如模拟系统行为或解决复杂的物理问题。

现在GE透露了这两个运行在Summit系统上的项目的神秘面纱，两个项目都将致力于解决可再生能源发电的难题。

其中一个由GE研究员Jing Li领导的团队获得了24万个节点小时，用于推进海上风电领域的研究。Li希望通过使用Summit超级计算机，能够运行复杂的模拟来研究控制和操作海上涡轮机的新方法，从而以最佳方式优化风力发电。

特别是Li的团队将研究一种称为沿海低空急流的风现象，这种经常发生在海岸线上的现象，会影响海上风力涡轮机的性能和可靠性。研究人员借助高保真计算模型可以模拟出风电场和沿海低空喷气机之间的相互作用，为未来更高效的风电场设计提供信息。

这些研究结果还将用于指导美国能源部的ExaWind项目，该项目旨在加快美国陆上和海上风力发电厂的部署，这一问题需要准确了解自然风现象与建成基础设施相互作用的方式。然而，在许多因素的影响下，模拟这些交互需要高昂的计算成本，大多数研究项目目前只能预测少数涡轮机的行为。

ExaWind项目旨在生成风电场的预测模拟，其中数十兆瓦级的风力涡轮机分散在方圆数平方公里的复杂地形区域内——这种计算可能涉及多达1000亿个网格点的模拟。

因此，Summit系统为Li团队提供的巨大计算能力，将是实现ExaWind挑战充满希望的一步。

此外，GE研究员Michal Osusky获得了另外25.6万个节点小时的奖励，用于另一项独立研究项目，该项目专注于应用机器学习方法来改进喷气发动机或发电涡轮机等物理机器的设计。

在结合机器学习和模拟的情况下，Osusky团队可以快速模拟现实环境中的引擎并运行虚拟测试，相比传统方法来说，可以更快速地对设计进行验证。

Osusky说：“这些模拟将提供有关这些复杂设备实际情况的前所未有的洞察，远远超出当前各项实验测试可能覆盖的范围。希望我们可以利用这样的平台，加速发现和验证那些更清洁、更高效的发动机设计，从而进一步促进我们的脱碳目标。”

让超大规模计算扎根未来

Summit超级计算机拥有200 petaflops的计算能力，将极大地推动Li和Osusky团队的研究工作——不过，GE已经将目光投向了更强大的系统。

目前美国能源部正在投资下一代超级计算即百亿亿次级超算，美国橡树岭国家实验室正在启动美国第一个百亿亿级系统，名为Frontier。

Frontier系统将于2021年首次亮相，并于2022年向用户开放，这套价值6亿美金的系统将提供1.5 exaflops的性能——是当今最强超级计算机的近50倍。目前已经有八个研究项目被筛选出来可以早期使用该系统，覆盖了从模拟类似银河系的星系，到研究病毒进入宿主细胞的方式。

美国其他实验室也在竞相推出百亿亿级系统，例如美国阿贡国家实验室与HPE合作构建了一个名为Polaris的百亿亿级系统。

而且GE也相当热衷于参与到百亿亿级超级计算机的发展中。GE Research计算方法研究高级主管Richard Arthur：“政府机构与业界及学界展开合作，推动计算科学和工程设计及生态系统从90年代的千兆级发展到万亿级，再到今天的千万亿级，以及即将到来的百亿亿级——每一次‘规模’上的飞跃都能达到上一代1000倍之多。”

“硬件和软件技术持续呈指数级突破的奇迹，历经数十年之久，将计算建模塑造成获得科学洞察力的一项基础工具。”

然而，一些专家此前曾对百亿亿级革命即将到来表示怀疑。Eric Strohmaier是公认的Top500榜单的作者之一，该榜单定期列出全球最强大的500台超级计算机。此前他预测说，2020年下半年之前将无法实现百亿亿级超算，他的一些同事更把这视为是较为乐观的预测。