Waktu Siklus Proyek Berkurang Secara Dramatis! Ilmuwan Menggunakan Superkomputer Untuk Mendorong Penelitian Fusi Laser

Baru-baru ini, Laboratorium Energi Laser (LLE) Universitas Rochester memasang superkomputer baru untuk mendukung eksperimen fusi lasernya.
Superkomputer baru ini meningkatkan daya komputasi laboratorium sebanyak empat kali lipat dan mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan proyek tertentu dari 30 minggu menjadi beberapa hari.
Laboratorium Energi Laser (LLE) Universitas Rochester adalah salah satu dari sedikit fasilitas di dunia yang mempelajari fusi pengurungan inersia (ICF) yang digerakkan oleh laser, yang digunakan para ilmuwan untuk tujuan keamanan nasional dan untuk memperoleh energi dari fusi nuklir.
“Superkomputer baru yang berlokasi di universitas akan memungkinkan para peneliti untuk mensimulasikan fenomena kompleks dengan kepadatan energi tinggi di ICF dalam tiga dimensi dengan detail yang belum pernah terjadi sebelumnya,” kata Valeri Goncharov, direktur divisi teori laboratorium dan seorang ilmuwan.
“Misalnya, sangat sulit, bahkan tidak mungkin, untuk secara langsung mengukur evolusi cacat target skala mikrometer dalam sebuah ledakan. Namun, simulasi 3D yang terperinci dapat memodelkan bagaimana fenomena tersebut mengubah pengamatan eksperimental yang lebih mudah diukur,” Goncharov menjelaskan, “ Menemukan korelasi antara hasil simulasi dan data eksperimen akan membantu menentukan pentingnya fitur target sub-skala dan efek fisik kompleks lainnya dalam eksperimen.”
Mesin yang diberi nama Conesus ini dibuat oleh Intel dan dikembangkan bekerja sama dengan Dell Technologies dan Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL). Ini adalah salah satu dari hanya tujuh sistem Intel Sapphire Rapids generasi keempat di dunia dan satu dari hanya dua sistem di Amerika Serikat.
Program "500 Superkomputer Teratas di Dunia" (Daftar TOP500), dimulai pada tahun 1993, menerbitkan daftar terbaru superkomputer paling kuat di dunia dua kali setahun.
Apa manfaat eksperimen fusi laser?
Laboratorium Energi Laser Universitas Rochester memiliki dua laser yang sangat kuat - Omega dan Omega EP - yang digunakan para peneliti untuk melakukan penelitian, termasuk yang melibatkan ICF. Pekerjaan ini didasarkan pada terobosan dalam pengapian, reaksi fusi yang menghasilkan perolehan energi bersih, yang dilakukan para ilmuwan tahun lalu di National Ignition Facility (NIF) LLNL.
William Scullin, kepala kelompok komputasi kinerja tinggi di laboratorium, mengatakan, "Sekitar 10 kali sehari, laser kami digunakan untuk membuat bintang energik di dalam toples."
Namun jalur menuju fusi pengurungan inersia (ICF) yang digerakkan oleh laser dimulai dengan superkomputer yang memodelkan material, laser, dan eksperimen itu sendiri.
Scullin berkata, "Kami memiliki kemampuan pemodelan 1D, 2D, dan 3D untuk menyimulasikan fusi kurungan inersia. Kami memodelkan material dan plasma pada suhu dan tekanan ekstrem. Laser berkekuatan tinggi bukanlah komponen yang tersedia secara komersial. Oleh karena itu, kami merancang banyak komponen optik dan sistem laser internal. Selain itu, ada peningkatan jumlah pekerjaan statistik yang harus dilakukan."
Menurut Scullin, seiring dengan meningkatnya kebutuhan akan analisis statistik, para ilmuwan komputasi mengeksplorasi cara menggunakan pembelajaran mesin untuk mengetahui apa yang terjadi dari data lama dan baru. Untuk memungkinkan penemuan ini, LLE memerlukan sumber daya komputasi baru.
Conesus akan menyediakan sumber daya komputasi bagi para ilmuwan untuk mengumpulkan lebih banyak data dan melakukan studi dengan resolusi lebih tinggi, termasuk menggunakan pembelajaran mesin pada kumpulan data yang lebih besar, menurut Scullin. Proyek yang mungkin memerlukan waktu 30 minggu untuk diselesaikan pada sistem sebelumnya dapat diselesaikan dalam beberapa hari menggunakan Conesus.
Conesus mempunyai beberapa proyek yang direncanakan, termasuk pengujian model statistik ledakan kriogenik sistem laser Omega; mensimulasikan penghentian partikel alfa dan pembakaran plasma; dan mempelajari kristal cair, yang menghasilkan respons besar dengan stabilitas termal sangat tinggi.
Laboratorium Energi Laser (LLE) Universitas Rochester akan menampung dua laser berkekuatan 25 gigawatt sebagai bagian dari proyek yang didukung oleh National Science Foundation (NSF) di Universitas Rochester yang memiliki anggaran sebesar $18 juta selama periode tiga tahun. Sebagai bagian dari proyek tersebut, laboratorium tersebut akan membangun fasilitas baru yang disebut EP-OPAL, yang akan didedikasikan untuk mempelajari interaksi laser intensitas ultratinggi dengan materi.