Plan de investigación de Titán
El día de la inauguración oficial de Titán, Steven Chu, entonces Secretario de Energía de Estados Unidos, emitió un comunicado que decía: “En una serie de campos como la defensa nacional, la ciencia, la medicina y la energía, Titán ha sido líder "La nación tendrá una mayor ventaja que otros países sin supercomputadoras, y Titan, junto con otras supercomputadoras dependientes del Departamento de Energía, será una herramienta poderosa para garantizar la ventaja de innovación de los Estados Unidos de América". Los primeros seis proyectos en Titán son "S3D", "WL-LSMS”, “De novo”, “LAMMPS”, “CAM-SE” y “NRDF”. "S3D" es un proyecto de física molecular que estudia modelos de combustión y combustión alrededor de partículas finas para mejorar la eficiencia de la combustión de motores diésel y biocombustibles. En 2009, el predecesor de Titan, Jaguar, recibió un proceso de simulación completamente resuelto relacionado con llamas de autoignición de hidrocarburos y eficiencia de combustión mejorada en motores diésel de inyección directa. El proyecto "WL-LSMS" simula la interacción entre electrones y átomos en materiales magnéticos a todas las temperaturas excepto al cero absoluto. Una de las primeras versiones del código fuente del controlador logró más de 1 petaFLOPS por primera vez en Jaguar. El proyecto "De novo" simula el funcionamiento de un reactor nuclear y tiene como objetivo mejorar la eficiencia de conversión de energía del reactor nuclear y reducir la pérdida de energía. Después de optimizar el código fuente de Titan, el programa operativo del Proyecto Denovo logró el doble de rendimiento en supercomputadoras tradicionales basadas en CPU y 3,5 veces el rendimiento en Titan. El proyecto "LAMMPS", cuyo nombre completo es "Large-Scale Atomic/Molecular Large-Scale Parallel Simulator", es un proyecto de investigación sobre dinámica molecular que simula el salto de partículas de la escala atómica a la escala relativista con el fin de mejorar la nivel de ciencia de materiales y sus Aplicaciones en semiconductores, protoplasma/biomateriales, polímeros, etc. "CAM-SE" es una combinación de dos proyectos, a saber, "Modelo climático comunitario" y "Entorno de modelado de métodos de orden superior". El primero es un modelo atmosférico global y el segundo resuelve ecuaciones termodinámicas y de fluidos. Juntos, estos dos proyectos pueden simular el cambio climático con mayor precisión; el proyecto "NRDF", cuyo nombre completo es "Difusión de radiación en desequilibrio", simula y representa las partículas sin carga producidas por las supernovas para estudiar su papel en la fusión nuclear por láser. aplicaciones en dinámica de fluidos, imágenes médicas, reactores nucleares, almacenamiento de energía e investigación de procesos de combustión. El Dr. Knife, responsable del proyecto "NRDF", necesitó cientos de ecuaciones diferenciales parciales para rastrear la energía, el ángulo, el ángulo de dispersión y cada tipo diferente de simulación de neutrinos cuando la estrella entra en la fase de supernova, y obtuvo millones de ecuaciones independientes. . Además, el nombre en clave "Quimera/Kemira" que lleva el nombre de la criatura mítica Quimera tiene tres "cabezas": una es para simular la hidrodinámica de la materia estelar (principalmente su composición química) y la otra es para simular la transferencia de radiación; reacción termonuclear/fusión nuclear). El tercer "cabezal" lo ejecuta primero el banco de GPU porque las simulaciones de procesos de reacciones termonucleares son manejadas más fácilmente por la arquitectura de la GPU, pero si la GPU proporciona una buena aceleración, el Dr. Mercer predice que, en comparación con las observaciones empíricas, puede simular hasta 200 nucleidos con mayor precisión.
El proyecto "VERA" es un reactor de agua ligera simulado que fue compilado y ejecutado en el superordenador Jaguar del CASL (Consorcio para la Simulación Avanzada de Reactores de Agua Ligera). VERA permite a los ingenieros monitorear el rendimiento y el estado de cualquier parte del núcleo del reactor durante la vida útil del reactor, identificando y encontrando puntos de investigación de interés para ellos, como el valor de la investigación o las mejoras en el diseño del reactor. Si bien no es uno de los seis proyectos pioneros, VERA se optimizará completamente con la asistencia de CAAR y el equipo directivo de Titan lo probará antes de continuar ejecutándose en Titan. El científico informático Tom Evans descubrió que modificar y optimizar el código de VERA para la arquitectura híbrida Titan era muy difícil en comparación con las modificaciones adaptativas y optimizaciones anteriores del código de programa entre supercomputadoras tradicionales dominadas por CPU. Aún así, su objetivo es reducir el tiempo que lleva simular todo el ciclo de combustible del reactor de los 18 a 36 meses anteriores a solo una semana en Titán.