超等盘算机关心爱护地球免受太空风暴影响

密歇根大学研究职员利用Frontera超等盘算机来革新空间气候预告体系，幸免极度空间气候变乱的最坏影响。上一次庞大的空间气候变乱在1859年突击了地球，但是粉碎度较小的空间气候变乱每每产生。

这些变乱会炸毁电子产物和电网，扰乱环球定位体系，导致北极光的范畴产生改变，并进步宇航员或穿越南北极飞机搭客的辐射危险。假如像1859年那样的极度变乱再次产生，它将完全摧毁电网、卫星和通讯体系。‘

在白宫国度空间气候计谋和举措打算以及国度计谋盘算发起的推动下，2020年，美国国度科学基金会（NSF）和美国国度航空航天局创建了空间气候与量化不确定性（SWQU）打算。它汇合了来自各学科的研究团队，在空间气候建模范畴内推进最新的统计阐发和高性能盘算要领。

这个打算是六个项目标组合，此中包罗Gabor Toth的项目，不但有领先的大学团体参加，并且另有NASA中间、国防部和能源部国度试验室，以及私营部分。Gabor Toth关心开辟了当今杰出的空间气候猜测模子，该模子被美国国度海洋和大气治理局（NOAA）用于营业猜测。2021年2月3日，NOAA开始利用Geospace模子2.0版，这是密歇根大学空间气候建模框架的一部门，用于猜测地磁滋扰。

Geospace模子2.0版重要改变是细化了磁层的数值网格，对算法举行了多少革新，并对履历参数举行了重新校准。Geospace模子是基于对地球空间情况的环球表述，此中包罗磁流体动力学，像等离子体如许的导电流体与磁场相互作用的特性和举动，这在空间气候的动力学中起着要害作用。Geospace模子猜测了地球空间与太阳风相互作用所孕育发生的地面上磁扰动。如许的磁扰动会诱发地电场，从而侵害大范围的电导体，如电网。

该模子发出的短期预警为电网运营商提供了关于有害电流的预告，并许可它们偶然间来缓解题目和维护电网的完备性。只管Geospace模子很先辈，但它只提供了约莫30分钟的预先告诫。如今团队致力于将提前量增添到1至3天，如许做意味着相识太阳外貌的运动怎样导致大概影响地球的变乱。

改进空间气候预告的提前量必要新的要领和算法，这些要领和算法的盘算速率远远凌驾今日利用的要领和算法，而且可以在高性能盘算机上有用摆设。Gabor Toth利用德克萨斯高级盘算中间的Frontera超等盘算机来开辟和测试这些新要领。此中，一个要害的算法革新涉及在一个模仿模子中联合等离子体的动力学和流体细节，研究者通过发明智能类似值和算法，比粗鲁的模仿快了一百万倍，这可以使Geospace模子猜测速率加速10到100倍。

Gabor Toth团队一向在高兴使空间气候建模框架在将来的超等盘算机上高效运行，这些超等盘算机严峻依靠图形处置惩罚单位（GPU）。作为第一个目的，他们动手利用带有OpenACC指令的英伟达Fortran编译器将Geospace模子移植到GPU。他们近来想法在单个GPU上以更快的速率运行整个Geospace模子。他们利用支持GPU的Longhorn呆板来到达这一里程碑。在传统的超等盘算机上以同样的速率运行该模子必要至少100个CPU焦点。