Ihminen palaa kuuhun vuonna 2024 – kiitos tämän supertietokoneen

Arkitektur Reading time: Reading time: Lästid: Lukemisen aika: Læsningstid Leestijd Lesetid 3 minutes minutes minuter minuuttia minutter minuten minutter

Huhtikuussa 2019 Nasa tarttui haasteeseen, josta on puhuttu jo vuosia. Vuonna 2024 astronautit palaavat vihdoin kuuhun 50 vuoden jälkeen, ja samalla ensimmäinen nainen ottaa askeleensa kuun pinnalla. Matkan mahdollistaa uusi supertietokone.


Joulukuussa 1972 Eugene ”Gene” Cernan kääntyi viimeisen kerran katsomaan mykistävän harmaata maisemaa ennen kuin hän kiipesi takaisin alukseen, ja astronautit poistuivat kuun pinnalta. Pian on vierähtänyt jo 50 vuotta siitä, kun ihminen vieraili edellisen kerran toisella taivaankappaleella, mutta muutaman vuoden kuluttua astronautit palaavat takaisin tositoimiin kuun pinnalle.

Huhtikuussa 2019 Nasa päätti, että on jälleen korkea aika lähettää ihminen kuuhun. Vuonna 2024 toteutuvalla matkalla on ensimmäistä kertaa mukana myös nainen, joka pääsee ottamaan ”pienen askeleen ihmiselle, mutta suuren harppauksen ihmiskunnalle”. Matka suuntautuu tällä kertaa kuun etelänavalle.

Kun alkuperäinen kuuohjelma laukaistiin käyntiin 60-luvulla, projektissa otettiin suuria riskejä. Yhdysvallat kun teki kaikkensa ehtiäkseen kuuhun ennen Neuvostoliittoa. Vaikka kuu onkin yhä tismalleen samalla paikalla kuin 50 vuotta sitten, olosuhteet ovat tällä kertaa tyystin erilaiset. Suurin muutos on valtava teknologinen kehitys, jonka ansiosta laskentatehoa on käytössä huomattavasti enemmän kuin puoli vuosisataa sitten.

Supertietokone Aitken Ames Research Center – tutkimuskeskuksessa

Noin vuosi ennen Gene Cernananin kuumatkaa julkaistiin Intelin 4-bittinen 4004-prosessori, jossa oli tuohon aikaan ennenkuulumattomat 2 300 transistoria. Nykypäivänä jo taskussasi olevaan älypuhelimeen mahtuu noin kaksi miljardia transistoria, joten teknologinen kehitys avaa täysin uusia mahdollisuuksia.

Järjestelmä pystyy varautumaan valtavaan määrän erilaisia tilanteita. SE hyödyntää suurta laskentatehoa varmistaakseen astronauttien turvallisen matkan kuun etelänavalle sekä paluun kotiin.

Jokapäiväisen tekniikan laskentateho ei ole kuitenkaan edes samalla vertailuasteikolla Hewlett Packard Enterprisen kehittämän Aitken-supertietokoneen rinnalla, jota rakennetaan Nasan Ames Research Centerissä. 1 150 noodin, 46 080 prosessoriytimen ja 221 teratavun muistin yhdistelmä yltää jopa 3,69 petaflopsin suorituskykyyn. Valtavia resursseja hyödynnetään, jotta saapuminen, lähestyminen ja laskeutuminen kuun pinnalle ei aiheuttaisi epätoivottuja yllätyksiä.

– Järjestelmä pystyy varautumaan valtavaan määrään erilaisia tilanteita ja varmistamaan kehittyneimmällä mahdollisella tavalla, että astronautit pääsevät matkustamaan kuun etelänavalle turvallisesti. 60-lukuun verrattuna nyt pystytään varautumaan kaikkeen, eikä yhtäkään kiveä jätetä kääntämättä., kertoo Suomen Hewlett Packard Enterprisen toimitusjohtaja Mikko Eerola.

Lue lisää HPE:n ja Nasan yhteistyöstä

Kaikkeen varaudutaan mallintamalla

Apollo-ohjelman kulta-aikoina tapahtumasarja laskettiin sen perusteella, että suunnitelmaa seurattaisiin säntillisesti ja kaikki onnistuisi suunnitelmien mukaan. Jos jokin meni pieleen matkalla, miehistöllä ei ollut muuta vaihtoehtoa kuin tehdä parhaansa asian korjaamiseksi jälkikäteen. Nykypäivänä pyritään mallintamaan kaikki mahdolliset tilanteet jo etukäteen. Matkasta tehdään lukuisia digitaalisia mallinnuksia, jotta erilaiset ongelmatilanteet voidaan ratkaista jo ennen kuin raketti lähtee maan kamaralta. Parhaaseen mahdolliseen suoritukseen pääseminen vaatii luonnollisesti myös tehokkainta mahdollista teknologiaa.

– Jos lisäämme syötettyjen arvojen määrää, eli kasvatamme datamäärää, myös laskemiseen vaadittava aika pitenee. Hyvä esimerkki tästä on Alzheimer-tutkimus, johon osallistumme saksalaisen tiimin kanssa. Kun projekti aloitettiin, DNA-arvojen ja aivoskannauksen tuottaman datan työstäminen kesti 22 minuuttia. Kun vaihdoimme koko prosessin infrastruktuurin, sama prosessi kesti enää 13 sekuntia. Simulointi onnistuu sekunneissa minuuttien tai tuntien sijaan. Kaiken lisäksi prosessin vaatima virrankulutus laski 60 prosenttia. Pyrimme tismalleen samankaltaisiin tuloksiin myös Nasalle kehittämällämme supertietokoneella, sanoo Mikko Eerola.

Supertietokone, joka kuluttaa vähemmän sähköä ja vettä

Kuumatkaa varten tarvittavia laskelmia olisi voinut teoriassa tehdä Nasan aiemmillakin koneilla, mutta niiden laskeminen olisi kestänyt yksinkertaisesti liian kauan. Uuden sukupolven projektissa on otettu lisäksi huomioon myös kestävät arvot, sillä uusi supertietokone vaatii selvästi vähemmän sähköä ja vettä kuin edeltäjänsä. Kalifornian Mountain View’ssä sijaitseva tutkimuskeskus aikoo hyödyntää jäähdytykseen luonnon lämpötilaa sekä haihdutusjäähdytintä, jotta se pystyy korvaamaan sähköä syövät jäähdytystornit ja vähentämään vedenkulutusta miljoonilla litroilla.

– Tämä on tärkeää sekä Nasalle että meille. On hienoa, että monet toimijat panostavat entistä enemmän kestävään kehitykseen ja eettisyyteen. Molemmat seikat ovat kuuluneet arvoihimme jo perustajiemme Daven ja Billin ajoista lähtien. Uskonkin, että Nasa arvostaa ja luottaa vuosikymmenten aikana syntyneisiin vahvoihin teknisiin juurimme, innovaatiokykyymme ja arvoihimme, sanoo Eerola.

Laskentateholla kuuhun

On todella kutkuttava projekti kehittää kestävä supertietokone, jonka avulla suoritetaan turvallisesti historiallinen paluu kuuhun. Muutaman vuoden kuluttua ihminen astuu jälleen kuun pinnalle ensimmäistä kertaa yli 50 vuoteen.

– Projektissa on monia ainutlaatuisia piirteitä. Olemme ylpeitä, että HPE on mukana projektissa. Jos osaamme analysoida ja simuloida, kuinka kuun pinnalle laskeudutaan turvallisesti, osaamme varmasti hyödyntää samaa osaamista moneen muuhunkin tärkeään asiaan yhteiskunnassamme. Siten otamme ”suuren askeleen ihmiskunnalle” myös maan päällä, Eerola lopettaa.


Relatert Lue seuraavaksi Relaterat Relateret Gerelateerd Related