XSEDE ECSS程序有助于探测空间奇怪

Cosmos代码模拟宽范围的天体物理现象。这里示出的是一种活性银核（AGN）喷射的多物理模拟，与在间间气体云中触发和触发星形成。红色表示喷射材料，蓝色是中性氢气，绿色是冷，分子氢气。（克里斯脆弱）

黑洞为一个伟大的空间神秘而制作。它们如此巨大，没有什么，甚至没有光，可以逃脱一旦它足够接近。对科学家的一个伟大的谜团是有证据表明，从一些黑洞的顶部和底部射出的电子和质子的功能。然而，没有人知道这些喷气机的形式。

电脑代码称为Cosmos现在燃料超级计算机模拟黑洞喷射器，并开始揭示黑洞和其他空间奇怪的谜团。

“宇宙，名称的根源，来自代码最初设计用于做宇宙学。克里斯顿物理学和天文部教授克里斯脆弱，克里斯脆弱了，这是一种广泛的天体物理学。脆弱有助于在2005年开发宇宙代码，同时担任劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的博士后研究员，以及史蒂文默里（LLNL）和Peter Anninos（LLNL）。

脆弱指出，宇宙提供了天体物理学家，是一个优势，因为它已经留在通用相对论磁力学（MHD）的最前沿。MHD仿真，导电流体如黑洞喷射器，添加一层理解，但甚至是最快的超级计算机的难以难以实现。

“宇宙的其他领域也一直有一些优势，它在它中有很多物理包，”持续脆弱。“这是Peter Anninos的初步动力，因为他想要一个计算工具，他可以在多年来努力投入他工作的一切。”脆弱列出了一些包含化学，核燃料，牛顿重力，相对论重力甚至辐射和辐射冷却的包装。“这是一个相当独特的组合，”脆弱说。

该代码的当前迭代是COSMOSDG，其利用不连续的Gelarkin方法。“你拍摄你想要模拟的物理领域，”脆弱“解释说：你将其分解成一堆小，微小的计算单元或区域。您基本上解决了每个区域中的流体动力学的方程。“根据Astrophysical Journal，2017年8月发表的结果，Cosmosdg允许比以往更高的准确性顺序。

“我们能够证明我们在同一数量的计算区中实现了许多更准确的解决方案，”脆弱。“所以，特别是在您需要非常准确的解决方案的情景中，Cosmosdg可能是一种方法来实现比我们必须与以前的方法一起使用的计算费用较少。”

XSEDE ECSS帮助Cosmos发展

自2008年以来，德克萨斯高级计算中心（TACC）为宇宙代码的开发提供了计算资源 - 在踩踏系统的游侠系统上的650万超级计算机核心小时数和踩踏系统上的360万核心时间。XSEDE，由国家科学基金会资助的极端科学和工程发现环境，授予脆弱的团体分配。

“我不能赞美足够的XSEDE资源有意义，”脆弱说。“没有这样的资源，我认为的科学就不会。这是一种资源规模，肯定是我这样的小型机构可能永远无法支持。我们拥有这些国家一级资源的事实使得大量的科学能够另行。“

事实上，忙碌的科学家有时可以使用他们的代码。除了访问之外，XSEDE还通过扩展的协作支持服务（ECS）努力提供一款专家池，以帮助研究人员充分利用世界上一些最强大的超级计算机。

脆弱最近在XSEDE ECS的帮助下，优化了Stampede2的Cosmosdg代码，这是一个能够在奥斯汀的德克萨斯大学的Petaflops和Tacc的旗舰。Stampede2具有4,200名骑士登陆（KNL）节点和1,736个英特尔Xeon Skylake节点。

利用骑士着陆和踩踏事件2

根据TACC的研究助理，据达姆·麦克杜格尔（Damon McDougall），TACC和计算工程研究所，TACC，COSURE AUSTIN研究所的研究人员表示，KNL的多核体系结构对研究人员来说，这是一个新的挑战。每个StampEede2 Knl节点有68个核心，每个核心有四个硬件线程。这是一个坐标的很多移动碎片。

“这是一款电脑芯片，与其他一些筹码相比有很多核心可能已经与其他系统相互作用，”McDougall解释说。“需要更多地注意软件设计，以有效地在这些类型的筹码上运行。”

通过ECSS，McDougall帮助脆弱优化Cosmosdg for StupeD2。“我们推广某种类型的并行性，称为混合并行性，在那里您可能会混合消息传递接口（MPI）协议，这是在计算节点和OpenMP之间传递消息的方式，这是在单个计算节点上通信的方式麦克杜格尔说。“混合这两个并行范式是我们鼓励这些类型的架构的东西。这是我们可以帮助的建议类型，并帮助科学家在ECSS计划中踩踏板2。“

时间序列图像显示银河系中的超迹黑孔（SGR A *）的超迹黑洞的潮气云（G2）的潮汐中断。（克里斯脆弱）

“通过减少你需要做多少沟通，”脆弱说：“这是上涨的思想之一，踩踏事件2。但它确实意味着遗留代码的一点工作，如我们的遗产代码，这些代码是未建造的使用OpenMP。我们不得不改造我们的代码来包含一些OpenMP呼叫。这是Damon一直帮助我们尽可能顺利地转变的事情之一。“

McDougall将ECSS与Cosmosdg描述为“非常新生和持续”，具有许多初始的工作井口内存分配'热点'，其中代码减慢。

“Damon McDougall真的很有帮助的事情是帮助我们更有效，帮助我们更有效地使用XSEDE资源，以便我们可以做更多的科学，以便我们所提供的资源水平， “脆弱补充。

黑洞摆动

一些科学脆弱和同事已经在宇宙代码的帮助下有助于研究吸收，分子气体的落后和空间碎片到黑洞中。黑洞吸积射击它的喷气机。“我猜的是我最着名的是研究磁盘倾斜的磁盘，”脆弱。

分子云G2（橙色，左）在该宇宙代码仿真中接近黑洞（白色，右）时撕裂。（克里斯脆弱）

黑洞旋转。围绕它并落入的气体和碎屑的盘。然而，它们在不同的旋转轴上旋转。“我们是第一个学习磁盘旋转轴不与黑洞旋转轴对齐的情况的案例的人，”脆弱说。一般相对性表明，旋转体可以在与其对齐的其他旋转体上施加扭矩。

脆弱的模拟显示，黑洞摆动，一个被称为Precession的运动，从旋转的吸积盘的扭矩。“真的很有趣的是，在过去的五年左右，观察者 - 实际使用望远镜研究黑洞系统的人 - 已经看到了磁盘实际上可以在我们的模拟中表现出这一进展，”脆弱说。

脆弱和同事使用宇宙代码来研究其他空间奇怪，例如潮汐中断事件，这发生在分子云或明星越过足够接近的黑洞切碎它。其他示例包括Minkowski的对象，其中COSMOS模拟支持观察，观察黑洞射流与分子云碰撞以触发星形形成。

与以前的黑洞吸收相同的模拟，但以更大的尺寸显示，显示出完全计算领域，包括远离黑洞的气体射击。（克里斯脆弱）

天文学和计算的黄金时代

“我们生活在天文学的黄金时代，”脆弱说，指的是从哈勃像哈勃的太空望远镜生成的丰富知识，即将到来的詹姆斯韦伯太空望远镜，以陆地望远镜等克彻等。

计算有助于支持天文学的成功，脆弱说。“我们在现代天文学中所做的就无法在没有电脑的情况下完成。”他得出结论。“我确实的模拟是两倍。他们可以帮助我们更好地了解天体物理现象背后的复杂物理学。但他们也是为了帮助我们解释和预测要么在天文学中的观察，或者将在天文学中制造的观察。“

出版物：Peter Anninos等，“Cosmosdg：一个惠普 - 适用于超分辨的相对论MHD，APJS，2017年的不连续的Galerkin代码; DOI：10.3847 / 1538-4365 / AA7FF5