La Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido (UKAEA) y la Universidad de Cambridge están colaborando con Dell Technologies e Intel para acceder a los recursos de supercomputación necesarios para obtener energía de fusión verde en la red eléctrica durante los próximos 20 años.
Con el objetivo de economía neta cero del gobierno del Reino Unido para 2050 tan cerca, y con los planes establecidos para desmantelar las estaciones de combustible fósil obsoletas y poco respetuosas con el medio ambiente del país, se están realizando esfuerzos en múltiples frentes para aumentar la cantidad de energía renovable disponible en la red del Reino Unido.
UKAEA se encuentra entre las partes que buscan formas alternativas de energía verde para cerrar la brecha y es pionera en el uso de la energía de fusión. Generarlos se conoce como un desafío científico y de ingeniería difícil, pero que debe superarse.
“El mundo necesita energía de fusión como nunca antes”, dijo Grant Shapps, Secretario de Seguridad Energética y Ministro de Seguridad Cero. [and it] Tiene el potencial de proporcionar energía de ‘carga base’, apoyando las energías renovables como la eólica y la solar, razón por la cual estamos invirtiendo más de 700 millones de libras esterlinas para hacer del Reino Unido un centro mundial para la energía de fusión”.
El proceso de generación de energía de fusión implica mezclar y calentar dos formas de hidrógeno para crear un plasma controlado a temperaturas extremas que se fusionan para formar helio y liberar energía que puede aprovecharse para generar electricidad. Este es un proceso que UKAEA busca replicar en las centrales eléctricas.
Las dificultades radican en el hecho de que las temperaturas necesarias para formar el plasma son diez veces más altas que las del núcleo del sol, pero, si el proceso es posible, allanaría el camino para una nueva fuente de energía que no emita gases de efecto invernadero. . Tiene un bajo riesgo de generar subproductos radiactivos.
La fusión es el proceso natural que alimenta el núcleo de nuestro sol y hace que todas las estrellas brillen intensamente en el cielo nocturno. [and] Rob Akers, Jefe de Computación Avanzada en UKAEA, durante un video que se mostró durante una mesa redonda solo para prensa que discutía el proyecto.
“Nuestro desafío es que no hay suficiente tiempo para usar el diseño basado en pruebas para averiguar qué es esto. [fusion] Necesitas una planta de energía para parecerte. Tenemos que diseñar… en el mundo virtual utilizando cantidades masivas de supercomputación e inteligencia artificial. [AI]. “
UKAEA declaró que necesitaba obtener una fuente sostenible de energía de fusión en la red en la década de 1940 y construyó un diseño prototipo de central eléctrica requerido, conocido como STEP, en Nottinghamshire.
Ha colaborado con Dell, Intel y la Universidad de Cambridge para desarrollar un gemelo digital del sitio, que está diseñado para ser “altamente inmersivo” y se alojará en un entorno virtual conocido como “metaverso industrial”.
Específicamente, esta colaboración analizará cómo las supercomputadoras a exaescala y la inteligencia artificial pueden avanzar en el diseño dual digital hasta que UKAEA alcance su objetivo de una planta de energía de fusión en red para 2040.
“La colaboración reúne investigación e innovación de clase mundial, apoyando las ambiciones del gobierno de hacer del Reino Unido una superpotencia en ciencia y tecnología”, dijeron las organizaciones en una declaración colectiva.
“Su objetivo es hacer que la próxima generación de PC de alto rendimiento (HPC) sea asequible, práctica de usar y independiente del proveedor”.
Durante la mesa redonda, Paul Callega, director de Research Computing Services de la Universidad de Cambridge, brindó más detalles sobre los desafíos de costos y habilidades involucrados en proyectos de supercomputación a gran escala como estos.
“Desde una perspectiva de TI, las exaescalas de hoy representan sistemas que cuestan más de 600 millones de libras esterlinas de capital para implementar. [and] Consumen al norte de 20 megavatios de potencia. Entonces, eso cuesta 50 millones de libras esterlinas al año solo para entregarlo”.
Estos sistemas [also] Es muy difícil de explotar. Puede ejecutar aplicaciones en él que solo pueden obtener una pequeña parte del rendimiento máximo debido a algunos cuellos de botella. [the] Escalabilidad de código… por lo que estos son sistemas muy específicos y desafiantes. “
La universidad ha sido un socio cooperativo con UKAEA durante cuatro años y dijeron que se dieron cuenta de que la mejor manera de abordar un proyecto como este era trabajar juntos.
“Cuando desea diseñar una sola supercomputadora, realmente necesita hacerlo como una colaboración de proveedores de hardware, científicos, desarrolladores de aplicaciones, todos trabajando juntos para analizar el problema general. Eso no sucede muy a menudo”, continuó Calleja.
“Estamos trabajando en estrecha colaboración con nuestros socios de la industria en Dell e Intel y la gente de mi equipo para comprender cómo unimos estas cosas”.
La universidad tiene tres generaciones de sistemas Intel x86 en ejecución, pero no es adecuada para una implementación como esta desde el punto de vista del rendimiento, por lo que el grupo busca utilizar la tecnología GPU Max para el nuevo centro de datos de Intel.
La tecnología Intel GPU nos brinda esta funcionalidad paso a paso en rendimiento por vatio, [and] De eso se trata realmente: el rendimiento por vatio es una métrica clave junto con la cantidad de bytes que podemos mover por el sistema”.
Debido a las complejidades involucradas en el ensamblaje de un sistema como este, es imprescindible construirlo con tecnologías de código abierto.
“Es posible que trabajemos con Intel hoy, pero quién sabe qué sucederá en el futuro, por lo que no queremos estar atados a un proveedor en particular… Y aquí Intel tiene un entorno de programación realmente interesante llamado oneAPI, que es muy mucho basado en SYCL [a royalty-free, cross-platform abstraction layer],” Él dijo.
Y este entorno API SYCL nos brinda una forma realmente agradable de desarrollar código que, si queremos ejecutar en GPU Intel, [but] También podemos ejecutar estos códigos en las GPU de Nvidia e incluso en las GPU de AMD con una recodificación mínima. “
Agregó: “Todos nuestros negocios utilizan, siempre que sea posible, aplicaciones de hardware de estándar abierto que utilizan aplicaciones de software de código abierto. [and we can] Haga que esos gráficos estén disponibles. “
Esto es importante porque significa que otras empresas y universidades podrán aprovechar los beneficios de este trabajo.
¿Cómo hacer que estas supercomputadoras sean accesibles para una amplia gama de científicos e ingenieros, [and we’re doing this by] El desarrollo de un nuevo entorno de sistema operativo nativo de la nube, al que llamamos Scientific OpenStack, se ha desarrollado con una pyme del Reino Unido llamada StackHPC”, dijo Calleja.
“[As] Parte de la democratización [push]Debe hacer que estos sistemas sean accesibles para empresas y científicos que no estén familiarizados con las tecnologías de supercomputación. Así que esta capa de middleware es realmente importante”.
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