Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Terobosan Kode Astrofisika dengan Cepat Memodelkan Tabrakan Bintang

“Octo-Tiger,” kode astrofisika terobosan, mensimulasikan evolusi sistem gravitasi sendiri dan rotasi geometri arbitrer menggunakan penyempurnaan mesh adaptif dan metode baru untuk memparalelkan kode untuk mencapai kecepatan superior.

Kode baru untuk memodelkan tabrakan bintang ini lebih cepat daripada kode yang digunakan untuk simulasi numerik. Penelitian ini berasal dari kolaborasi unik antara ilmuwan komputer eksperimental dan ahli astrofisika di Departemen Fisika & Astronomi LSU, Pusat Komputasi & Teknologi LSU, Universitas Indiana Kokomo, dan Universitas Macquarie, Australia, yang berpuncak pada pengujian benchmark selama lebih dari satu tahun dan simulasi ilmiah, didukung oleh beberapa hibah NSF, termasuk satu yang dirancang khusus untuk memecahkan penghalang antara ilmu komputer dan astrofisika

IMAGES
Gambar: image.stern.de

“Berkat upaya yang signifikan di seluruh kolaborasi ini, kami sekarang memiliki kerangka kerja komputasi yang andal untuk mensimulasikan penggabungan bintang,” kata Patrick Motl, profesor fisika di Indiana University Kokomo. “Dengan secara substansial mengurangi waktu komputasi untuk menyelesaikan simulasi, kita dapat mulai mengajukan pertanyaan baru yang tidak dapat dijawab ketika simulasi penggabungan tunggal sangat berharga dan sangat memakan waktu. Kami dapat menjelajahi lebih banyak ruang parameter, memeriksa simulasi pada resolusi spasial yang sangat tinggi atau untuk waktu yang lebih lama setelah penggabungan, dan kami dapat memperluas simulasi untuk memasukkan model fisik yang lebih lengkap dengan memasukkan transfer radiasi, misalnya.” 


Baru-baru ini diterbitkan di Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society, “Octo-Tiger: Kode Hidrodinamika 3D Baru untuk Penggabungan Stellar yang Menggunakan Paralelisasi HPX,” menyelidiki kinerja dan presisi kode melalui pengujian benchmark. Para penulis, Dr. Dominic C. Marcello, peneliti pascadoktoral; Sagiv Shiber, peneliti pascadoktoral; Dr Juhan Frank, profesor; Geoffrey C. Clayton, profesor; Dr Patrick Diehl, ilmuwan penelitian; dan Dr. Hartmut Kaiser, ilmuwan peneliti, dari Louisiana State University—bersama dengan kolaborator Dr. Orsola De Marco, profesor di Macquarie University dan Dr. Patrick M. Motl, profesor di Indiana University Kokomo—membandingkan hasil mereka dengan solusi analitik, jika diketahui , dan kode berbasis grid lainnya, seperti FLASH yang populer. Tambahan,mereka menghitung interaksi antara dua katai putih dari awal perpindahan massa hingga penggabungan dan membandingkan hasilnya dengan simulasi sistem serupa sebelumnya.

“Sebuah tes pada superkomputer tercepat di Australia, Gadi (#25 dalam daftar 500 Teratas Dunia), menunjukkan bahwa Octo-Tiger, berjalan pada jumlah inti lebih dari 80.000, menampilkan kinerja yang sangat baik untuk model besar penggabungan bintang,” kata De Marco. “Dengan Octo-Tiger, kami tidak hanya dapat mengurangi waktu tunggu secara dramatis, tetapi model kami dapat menjawab lebih banyak pertanyaan yang ingin kami ajukan.”

Octo-Tiger saat ini dioptimalkan untuk mensimulasikan penggabungan bintang yang diselesaikan dengan baik yang dapat didekati oleh struktur barotropik, seperti katai putih atau bintang deret utama. Pemecah gravitasi menghemat momentum sudut ke presisi mesin, berkat algoritme koreksi. Kode ini menggunakan paralelisasi HPX, memungkinkan tumpang tindih pekerjaan dan komunikasi dan mengarah ke properti penskalaan yang sangat baik untuk memecahkan masalah besar dalam kerangka waktu yang lebih singkat.

“Makalah ini menunjukkan bagaimana sistem runtime berbasis tugas asinkron dapat digunakan sebagai alternatif praktis untuk Message Passing Interface untuk mendukung masalah astrofisika yang penting,” kata Diehl.

Penelitian ini menguraikan bidang pengembangan saat ini dan yang direncanakan yang ditujukan untuk mengatasi sejumlah fenomena fisik yang terkait dengan pengamatan transien.

“Sementara minat penelitian khusus kami adalah pada penggabungan bintang dan akibatnya, ada berbagai masalah dalam astrofisika komputasi yang dapat diatasi oleh Octo-Tiger dengan infrastruktur dasarnya untuk cairan yang memiliki gravitasi sendiri,” kata Motl. 

Animasi di atas disiapkan oleh Shiber, yang mengatakan, “Octo-Tiger menunjukkan kinerja yang luar biasa baik dalam akurasi solusi maupun dalam penskalaan hingga puluhan ribu core. Hasil ini menunjukkan Octo-Tiger sebagai kode ideal untuk memodelkan perpindahan massa dalam sistem biner dan dalam mensimulasikan penggabungan bintang.”

Powered By NagaNews.Net