همانندسازی محیط پرتاب برای مأموریت آرتمیس ۲

ناسا در کنفرانس ابررایانهها چگونه درک ما از جهان را متحول کردهاند

ناسا در کنفرانس بینالمللی پردازشهای سطح با لا، شبکهسازی، ذخیرهسازی و تحلیل پروژههای پیشرو خود را که با قدرت ابررایانهها امکانپذیر شدهاند، به نمایش گذاشت. دکتر نیکولا فاکس، معاون مدیر مأموریتهای علمی ناسا، در سخنرانی چشمانداز ناسا برای علوم و اکتشافات پرتأثیر را هکارهای به رهگیری از این محاسبات برای اکتشاف کیهان را تشریح کرد.

همانندسازی محیط پرتاب برای مأموریت آرتمیس ۲

پژوهشگران مرکز ایمز ناسا با استفاده از نرمافزارهای و، تعامل پیچیده بین خروجی موتور موشک سامانه پرتاب فضایی (SLS) و سیستم مهار صدای مبتنی بر آب را برای مأموریت آرتمیس ۲ همانندسازی کردند. این مأموریت نخستین پرواز سرنشیندار موشک SLS و فضاپیما اوریون است که برای سال ۲۰۲۵ برنامهریزی شده است. نتایج نشان داد سیستم مهار صدا امواج سختی را به طور موثری کاهش میدهد، اما گازهای خروجی میتوانند جریان آب را منحرف کرده و سختی را به میزان قابلتوجهی افزایش دهند. این محاسبات روی ابررایانه آیتکن انجام شده و نزدیک به ۴۰۰ ترابایت داده تولید کرده که به مهندسان مرکز فضایی کندی در فلوریدا برای با زطراحی منحرفکننده شعله و پرتابگر متحرک ارائه شده است.

بهینهسازی طراحی هواپیما برای کاهش مصرف سوخت

مهندسان مرکز ایمز با به رهگیری از کدهای محاسباتی ناسا، صدها همانندسازی برای اصلاح شکل با لها، بدنهها و اجزای ساختاری هواپیماها اجرا کردهاند تا مقاومت هوا کاهش یابد. نتایج نشان میدهد میتوان در طراحیهای جاری هواپیماهای تجاری، مقاومت هوا را تا ۴ درصد کاهش داد که به معنی صرفهجویی قابلتوجه در مصرف سوخت و کاهش آلایندهها و آلودگی صدا در اطراف فرودگاههاست.

مدلسازی پیشبینی آبوهوا با هوش مصنوعی

<figcaption class="wp-element-caption"قیاس مسیر طوفان آیدا: دادههای MERRA-2 (سمت چپ) در برابر پیشبینی مدل Prithvi WxC ناسا و IBM (سمت راست)، هر دو از ساعت ۰۰ به زمان جهانی در ۲۷ آگوست ۲۰۲۱ اغاز شدهاند.

ناسا در همکاری با IBM مدل پایهای متنباز به نام آبوهوا – اقلیم پریتوی را توسعه داده است. این مدل با ۲ میلیارد و ۳۰۰ میلیون پارامتر و با استفاده از ۱۶۰ متغیر پایگاه داده ناسا روی پردازشگرهای گرافیکی انویدیا پیشآموزش دیده است. پریتوی میتواند پدیدههای متنوع آبوهوایی و اقلیمی نظیر مسیر طوفانهای گرمسیری را با وضوح بالا مدلسازی کند و کاربردهایی در پیشبینی موثر آبوهوا، پیشبینی اقلیم و نمایش فرایندهای فیزیکی همانند امواج گرانشی دارد.

کشف اسرار ستارههای نوترونی با همسازی پیشرفته

<figcaption class="wp-element-caption"همانندسازی سهبعدی مغناطیس سپهر تپاختر با منفعت گیری از ابررایانه Aitken ناسا و دادههای تلسکوپ فضایی فرمی. فلش قرمز میدان مغناطیسی، خطوط آبی ذرات پرانرژی (پرتوهای گامای زرد) و خطوط سبز ذرات نوری را نشان خواهند داد که توسط فرمی شناسایی خواهد شد.

پژوهشگران مرکز پرواز فضایی گادرد ناسا با ترکیب مشاهدات، همانندسازی و هوش مصنوعی، شرایط در ونی ستارههای نوترونی — متراکمترین اجرام جهان هستی — را با زسازی کردهاند. محاسبات روی ابررایانههای مرکز محاسبات پیشرفته ناسا به توضیح دادههای تلسکوپ فرمی و رصدخانه NICER کمک کرده است. با استفاده از شبکههای عصبی عمیق، دانشمندان میتوانند جرم، شعاع، ساختار میدان مغناطیسی و سایر ویژگیهای این ستارهها را استنتاج کنند که نتایج آن را هنمای مأموریتهای علمی آینده خواهد بود.

مدلسازی سهبعدی فعالیتهای خورشید

<figcaption class="wp-element-caption"همانندسازی سهبعدی جریانهای لایههای بالایی خورشید: رنگ قرمز نشاندهنده نیرومندترین حرکات است. این جریانهای آشفته میدانهای مغناطیسی، امواج صوتی، موجهای شوک و فورانها را تشکیل میکنند.

دانشمندان مرکز ایمز با پشتیبانی ابررایانهها و کد، اولین مدلهای سهبعدی بسیار واقعی از فیزیک پلاسمای خورشیدی را در مقیاسهای بسیار کوچک تا بسیار بزرگ ساختهاند. این مدلها به تفسیر مشاهدات رصدخانه دینامیک خورشیدی (SDO) کمک کرده و درک ما از منشأ جتها و توفانهای خورشیدی — فوران پلاسماهای بسیار داغ و با ردار — را به بود بخشیده است. این پیشرفت به جامعه علمی اجازه میدهد به سوالات دیرینه در باره فعالیتهای مغناطیسی خورشید و تأثیر آن بر آبوهوای فضایی پاسخ دهد.

تجسم علمی تبدیل پتابایتهای داده به تصاویر قابلفهم

<figcaption class="wp-element-caption"نقشه جهانی نشاندهنده الگوهای باد و حرکت دیاکسید کربن از ژانویه تا مارس ۲۰۲۰. مدل DYAMOND منبع های انتشار کردن دیاکسید کربن و گسترش آنها در قارهها و اقیانوسها را مشخص می کند.

استودیوی تجسم علمی (SVS) مرکز گادرد ناسا با همکاری نزدیک دانشمندان، حجم عظیم دادههای حاصل از همانندسازیها و مشاهدات — که چندین پتابایت را شامل میشوند — را به تجسمهای سینمایی با وضوح بالا تبدیل میکند. ابررایانه در مرکز همانندسازی اقلیم ناسا زیرساخت اصلی این فرآیند است که امکان تحلیل دادهها و تفسیر تصاویر را فراهم میکند.