Como parte de una colaboración con Intel y Dell Technologies, la Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido (UKAEA) y el Cambridge Open Zettascale Lab planean construir un «gemelo digital» del prototipo de central de fusión Spherical Tokamak for Energy Production (STEP). La UKAEA utilizará el superordenador del laboratorio basado en tecnologías Intel, incluidos los procesadores escalables Intel® Xeon® de 4ª generación, el almacenamiento de objetos asíncrono distribuido (DAOS) y las herramientas oneAPI para agilizar el desarrollo y el suministro de energía de fusión a la red en la década de 2040.
En el marco de una colaboración con Intel y Dell Technologies, la Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido (UKAEA) y el Cambridge Open Zettascale Lab planean construir un «gemelo digital» del prototipo de central de fusión Spherical Tokamak for Energy Production (STEP). (Crédito: Intel Corporation).
«La planificación de la comercialización de la energía de fusión requiere que organizaciones como UKAEA utilicen cantidades extremas de recursos computacionales e inteligencia artificial para las simulaciones. Estas cargas de trabajo de HPC pueden realizarse utilizando una variedad de arquitecturas diferentes, razón por la cual las soluciones de software abierto que optimizan las necesidades de rendimiento pueden prestar portabilidad al código que no está disponible en sistemas cerrados y propietarios. En general, el hardware y el software avanzados pueden hacer que el camino hacia la energía de fusión comercial sea menos arriesgado y se acelere, un beneficio clave en el camino hacia la energía sostenible.»
-Adam Roe, director técnico de HPC de Intel EMEA
Por qué es importante: La energía de fusión, con su potencial para proporcionar una energía casi ilimitada y altamente sostenible, se anuncia a menudo como la fuente de energía alternativa definitiva, pero una planta de energía de fusión en funcionamiento que pueda suministrar energía a la red todavía está a años de distancia. La ingeniería de una nueva clase de central eléctrica requiere muchas herramientas avanzadas y enormes cantidades de modelado y simulaciones, todo ello mientras la investigación y la tecnología de la fusión siguen avanzando.
Mientras trabajan para conseguir una instalación de fusión operativa, la UKAEA y el Cambridge Open Zettascale Lab utilizarán la supercomputación y un «gemelo digital», o prototipo, del diseño de la máquina STEP para acelerar la ingeniería y ayudar a garantizar el progreso futuro, incluso a medida que las cosas evolucionan.
«Creo firmemente que el futuro de la energía sostenible dependerá de la supercomputación», afirma Rob Akers, Director de Programas Informáticos de la UKAEA. «El mundo necesita urgentemente garantizar la seguridad energética y combatir el cambio climático. Este es un viaje que debemos emprender juntos, proporcionando acceso y capacidad a todos aquellos que serán decisivos en el suministro de energía de fusión comercial.»
Cómo funciona: Al trabajar dentro del metaverso industrial -una representación digital de un entorno industrial con el que las personas pueden interactuar-, el equipo de la UKAEA puede adaptar su diseño a medida que se dispone de nueva información y se desarrollan tecnologías.El superordenador del Cambridge Open Zettascale Lab aprovecha los servidores Dell PowerEdge basados en procesadores Xeon de 4ª generación para ejecutar las ingentes cantidades de modelado y simulaciones necesarias para la investigación de la fusión.
oneAPI, que permite a los desarrolladores utilizar una única base de código para desplegar aplicaciones en múltiples arquitecturas, aborda uno de los mayores inhibidores de la funcionalidad y el rendimiento de la simulación: la portabilidad del código. Las herramientas oneAPI de Intel y los marcos de IA optimizados ofrecen rendimiento para el aprendizaje profundo y la dinámica molecular. Como Centro de Excelencia oneAPI, el Cambridge Open Zettascale Lab se centra en ampliar este conjunto de aplicaciones para incluir ingeniería, materiales de fusión y simulación de plasma.
La velocidad de almacenamiento es otro obstáculo potencial en la investigación de la fusión, que implica grandes simulaciones que se ejecutan a través de miles de nodos de unidades de procesamiento gráfico y luego transfieren una enorme cantidad de datos para un rápido análisis posterior a la simulación.Una sola simulación de la turbulencia del plasma puede generar cientos de petabytes de datos en muy poco tiempo. Intel DAOS es un almacén de objetos de código abierto, definido por software y escalable que proporciona contenedores de almacenamiento de gran ancho de banda, baja latencia y altas operaciones de E/S por segundo (IOPS) para aplicaciones de computación de alto rendimiento (HPC). En el caso de la investigación de la fusión, ofrece una vía rápida y sin fricciones para análisis y cálculos que deben realizarse en un espacio de tiempo increíblemente pequeño.
