پردازش‌های پیشرفته و سطح بالا در ناسا برای تعداد زیادی از مأموریت‌های این آژانس ضروری است. بهره‌گیری از ابررایانه‌ها به ما کمک می‌کند تا درک خود از جهان -از زمین تا دورترین نقاط کیهان- را گسترش دهیم. ابررایانه‌ها پروژه‌هایی را در حوزه‌های گوناگون تحقیقاتی ممکن می‌سازند. از جمله کشف فعالیت‌های خورشیدی که بر فناوری‌های فضایی و زندگی بر روی زمین تأثیر می‌گذارند، شکل‌دهی مدل‌های مبتنی بر هوش مصنوعی برای علوم نوآورانه آب‌وهوا و اقلیم و پشتیبانی از طراحی مجدد سکوی پرتابی که قرار است فضانوردان را با مأموریت آرتمیس ۲ به فضا بفرستد.
این پروژه‌ها تنها نمونه‌هایی از پروژه‌های فراوانی هستند که در نمایشگاه ناسا در کنفرانس بین‌المللی «پردازش‌های سطح بالا، شبکه‌سازی، ذخیره‌سازی و تحلیل» یا (SC24) به نمایش گذاشته شده‌اند. دکتر «نیکولا فاکس»، معاون مدیر بخش مأموریت‌های علمی ناسا، در این نمایشگاه سخنرانی مهمی با عنوان «چشم‌انداز ناسا برای علوم و اکتشافات پرتأثیر» ارائه کرد. او در این سخنرانی راه‌حل‌هایی را که ناسا از ابررایانه‌ها برای اکتشاف کیهان به نفع همگان بهره می‌برد، تشریح نمود.
🔗 بیشتر بخوانید: ۱۰۰ شرکت تشکیل موبایل تسهیلات گرفتند؛ اکنون صدور مجوز دقیق‌تر و آهسته‌تر می‌شود_آیندگان
در ادامه با آنچه ناسا در کنفرانس اخیر به اشتراک گذاشت، بیشتر آشنا می‌شویم.
همانند‌سازی محیط پرتاب مأموریت آرتمیس
پژوهشگران «مرکز ایمز» (Ames) ناسا برای اطمینان از ایمنی پرتاب فضانوردان در پرواز آزمایشی «آرتمیس ۲»، اولین مأموریت سرنشین‌دار موشک سامانه پرتاب فضایی (SLS) و فضاپیمای اوریون، پشتیبانی می‌کنند. این مأموریت برای سال ۲۰۲۵ برنامه‌ریزی شده است.
🔗 بیشتر بخوانید: سامسونگ به گمان زیادً ساخت نسخه ارزان‌تر گلکسی زد فولد 6 را لغو کرده است_آیندگان
آن‌ها با بهره‌گیری از نرم‌افزارهای «Launch Ascent» و «Vehicle Aerodynamics»، تعامل‌های پیچیده بین خروجی موتور موشک و سیستم مهار صدا مبتنی بر آب را که در پرتاب آرتمیس ۱ بهره‌گیری شده بود، همانند‌سازی کردند. این پرتاب باعث آسیب به سکوی پرتاب متحرک شد که موشک را پیش از پرتاب حمایت می‌کرد.
مقایسه همانند‌سازی‌ها با و بدون فعال‌سازی سیستم‌های مهار صدا نشان داد که این سیستم به‌طور مؤثری امواج سختی را کاهش می‌دهد اما گازهای خروجی می‌توانند مسیر آب را منحرف کنند و سختی را به میزان قابل‌توجهی افزایش دهند. این همانند‌سازی‌ها که روی ابررایانه «آیتکن» در مرکز محاسبات پیشرفته ناسا اجرا شدند، نزدیک به ۴۰۰ ترابایت داده تشکیل دادند. این داده‌ها به مهندسان هوافضا در مرکز فضایی کندی ناسا در فلوریدا ارائه شد، جایی که آن‌ها در حال بازطراحی منحرف‌کننده شعله و پرتابگر متحرک برای پرتاب مأموریت آرتمیس ۲ هستند.
🔗 بیشتر بخوانید: شرایط فروش شراکت در تشکیل ایران ماشین انتشار شد [اردیبهشت ۱۴۰۵]_آیندگان
بهینه‌سازی طراحی هواپیما با هدف بهره‌وری در مصرف سوخت
برای پشتیبانی از کارایی و پایداری بیشتر پروازهای تجاری، پژوهشگران و مهندسان مرکز پژوهشی ایمز ناسا در کالیفرنیا در حال بهینه‌سازی طراحی هواپیماها هستند تا مقاومت هوا را با اصلاح شکل بال‌ها، بدنه‌ها و سایر اجزای ساختاری هواپیما کاهش دهند. این تغییرات می‌تواند انرژی موردنیاز برای پرواز، مصرف سوخت و انتشار آلاینده‌ها را کاهش دهد. این کار کارکرد کلی هواپیما را بهبود می‌بخشد و به کاهش میزان صدا در اطراف فرودگاه‌ها کمک می‌کند.
با بهره‌گیری از نرم‌افزارهای محاسباتی مدل‌سازی پرتاب، صعود و آیرودینامیک که در ناسا گسترش یافته است، پژوهشگران از توان ابررایانه‌های ناسا استفاده می‌کنند تا صدها همانند‌سازی را برای بررسی انواع امکانات طراحی، چه برای هواپیماهای موجود چه مدل‌های مفهومی آینده، اجرا کنند. کار آن‌ها نشان داده است می‌توان در طراحی جاری هواپیمای تجاری، مقاومت هوا را تا ۴ درصد کاهش داد که به معنی صرفه‌جویی قابل‌توجه در مصرف سوخت است.
بهره‌گیری از هوش مصنوعی در پیش‌بینی آب‌وهوا
مدل‌های سنتی آب‌وهوا با حل معادلات ریاضی برای میلیون‌ها ناحیه کوچک (باکس‌های شبکه‌ای) در جو و اقیانوس‌های زمین نتایج جهانی و منطقه‌ای تولید می‌کنند. ناسا و شرکای آن اکنون رویکردهای جدیدتری را بررسی می‌کنند که از تکنیک‌های هوش مصنوعی برای آموزش مدل پایه بهره‌گیری می‌کند.
مدل‌های پایه با بهره‌گیری از مجموعه داده‌های بزرگ گسترش داده می‌شوند تا محققان بتوانند نتایج را برای کاربردهای مختلفی -همانند پیش‌بینی الگوهای آب‌وهوایی یا تغییرات اقلیمی- به طور مجزا و با حداقل آموزش اضافی تنظیم کنند.
ناسا با همکاری «IBM Research» مدلی پایه‌ای با نام «آب‌وهوا – اقلیم پریتوی» (Prithvi WxC) را به صورت متن‌باز و در دسترس عموم گسترش داده است. این مدل با بهره‌گیری از ۱۶۰ متغیر از پایگاه داده «MERRA-2» ناسا، روی جدیدترین پردازشگرهای گرافیکی A100 انویدیا در مرکز محاسبات پیشرفته ناسا پیش‌آموزش دیده است.
پریتوی WxC با ۲ میلیارد و ۳۰۰ میلیون پارامتر، می‌تواند پدیده‌های متنوع آب‌وهوایی و اقلیمی -همانند مسیر طوفان‌های گرمسیری- را با وضوح بالا مدل‌سازی کند. کاربردهای آن شامل پیش‌بینی موثر آب‌وهوا، پیش‌بینی اقلیم، و نمایش فرایندهای فیزیکی همانند امواج گرانشی است.
همانند‌سازی‌ها جهان شگفت‌انگیز ستاره‌های نوترونی را آشکار می‌کنند
برای بررسی شرایط شگفت‌انگیز درون ستاره‌های نوترونی، پژوهشگران مرکز پرواز فضایی گادرد ناسا از ترکیبی از مشاهده، همانند‌سازی و هوش مصنوعی برای کشف اسرار این اجرام آسمانی به شدت بهره‌گیری می‌کنند. ستاره‌های نوترونی هسته مرده ستارگانی هستند که منفجر شده‌اند و از متراکم‌ترین اجرام جهان هستی به حساب می‌آیند.
همانند‌سازی‌های پیشرفته که روی ابررایانه‌های مرکز محاسبات پیشرفته ناسا اجرا می‌شوند، به توضیح پدیده‌هایی کمک می‌کنند که از طریق تلسکوپ فضایی پرتو گاما «فرمی» و رصدخانه «NICER» مشاهده شده‌اند.
با بهره‌گیری از ابزارهای هوش مصنوعی همانند شبکه‌های عصبی عمیق، دانشمندان می‌توانند جرم، شعاع، ساختار میدان مغناطیسی و سایر ویژگی‌های ستاره‌ها را استنتاج کنند. نتایج بی‌سابقه این همانند‌سازی‌ها نه تنها تحقیقات مشابه در مورد سیاه‌چاله‌ها و سایر محیط‌های فضایی را هدایت خواهد کرد، بلکه نقشی اساسی در شکل‌دهی مأموریت‌های علمی و فضایی آینده دارد.
مدل‌سازی فعالیت‌های خورشید با ابررایانه‌ها
فعالیت خورشید شامل رویدادهایی همانند شراره‌های خورشیدی و پرتاب جرم از تاج خورشیدی، محیط فضایی را تحت تأثیر قرار داده و باعث اختلال در آب‌وهوای فضایی می‌شود که می‌تواند بر قطعات الکترونیکی ماهواره‌ها، ارتباطات رادیویی، سیگنال‌های GPS و شبکه‌های برق بر روی زمین تأثیر بگذارد. دانشمندان مرکز ایمز ناسا مدل‌های سه‌بعدی بسیار واقعی را با پشتیبانی ابررایانه‌ها تشکیل داده‌اند که برای اولین بار به آن‌ها امکان می‌دهد فیزیک پلاسمای خورشیدی را در مقیاس‌های بسیار کوچک تا بسیار بزرگ بررسی کنند. این مدل‌ها به تفسیر مشاهدات فضاپیماهای ناسا همانند رصدخانه دینامیک خورشیدی (SDO) کمک می‌کنند.
دانشمندان با بهره‌گیری از کد «StellarBox» ناسا روی ابررایانه‌ها، درک ما از منشأ جت‌ها و توفان‌های خورشیدی – فوران پلاسماهای بسیار داغ و باردار در جو خورشید – را بهبود بخشیده‌اند. این مدل‌ها به جامعه علمی اجازه خواهند داد به سوالات دیرینه در مورد فعالیت‌های مغناطیسی خورشید و تأثیر آن بر آب‌وهوای فضایی پاسخ دهند.
تجسم علمی با ابررایانه‌ها داده‌های ناسا را قابل‌فهم می‌کند
همانند‌سازی‌ها و مشاهدات ناسا با پشتیبانی ابررایانه‌ها می‌توانند چندین پتابایت داده تشکیل دهند که درک آن‌ها به شکل اولیه دشوار است. استودیوی تجسم علمی (SVS) مستقر در مرکز گادرد ناسا، با همکاری نزدیک با دانشمندان، این داده‌ها را به شکل تجسم‌های سینمایی با وضوح بالا تبدیل می‌کند.
زیرساخت مهم برای این تولیدات SVS شامل ابررایانه «Discover» در مرکز همانند‌سازی اقلیم ناسا در گادرد است که میزبان انواع همانند‌سازی‌ها بوده و امکان تحلیل داده‌ها و تفسیر تصاویر را فراهم می‌کند.