Navštívili jsme japonský vesmírný superpočítač

Japonsko patří k superpočítačovým velmocem. Jeden takový stroj jsme navštívili. Výkon má v petaFLOPS a pomáhá tamnímu vesmírnému výzkumu.

Connect.cz z Tokia: Sídlo Japonské vesmírné agentury JAXA působí velice nenápadně. Nachází se v oblasti Chofu asi hodinu a půl jízdy od centra Tokia a nic příliš nenapovídá tomu, že by se tady mělo něco zajímavého odehrávat. Pár malých budov uprostřed obydlené oblasti. Japonci nehrají ve světových vesmírných výzkumech tu největší roli. Ovšem mají plán a k jeho realizaci jim slouží i nově vylepšovaný superpočítač.

JAXA není tak slavnou organizací jako americká NASA, evropská ESA, čínská CNSA nebo nově také soukromá společnost SpaceX. Japonci do vesmíru vyslali pár sond, většina z nich se ale ve výsledku porouchala. JAXA nedisponuje kvalitními nosiči a v této oblasti se musí spoléhat na spolupráci s dalšími subjekty. Plány agentury do budoucna ale toto všechno chtějí překonat. Vize a strategie 2025 počítá s vývojem nové generace vesmírných raket, transporty do vesmíru a průzkumem měsíce a dalších planet.

Jednou věcí, kterou JAXA budí zájem i ve světě, je takzvaný větrný tunel. V podstatě jde o obrovský uzavřený prostor, do něhož se pouští různě silné proudění vzduchu. Do tohoto tunelu se vkládají letadla či rakety a je tak možné simulovat chování strojů ve skutečném prostředí.

Zpracování obřích objemů dat

„Testování ve větrném tunelu není levnou záležitostí a velice snadno může dojít k poškození modelů. V reálném čase proto snímáme data a přizpůsobujeme podle nich podmínky. Šetří nám to spousty peněz a problémů,“ popisují těžko srozumitelnou angličtinou japonští vesmírní inženýři, kteří zrovna jednu simulaci předvádí.

Klepněte pro větší obrázek
Odložte si a račte dále.

Na displejích vidí fyzický model letadla v tunelu, jehož jednotlivé části se zabarvují podle zatížení. Podobné znázornění je možné pozorovat také u samotného proudění vzduchu. „Data, která takto získáváme, se pak hodí pro další simulace a porovnání s jinými informacemi. Napojujeme je třeba na aktuální data o počasí či informace ze všemožných senzorů.“

Projektů postavených na simulaci aerodynamiky a proudění vzduchu je v JAXA několik. Pracuje se zde například na snížení hlučnosti vrtulí helikoptér, simulaci turbulencí, fungování tryskových motorů, redukci hluku podvozku při přistávání letadel, simulaci nárazových vln na křídla, startu nosných raket epsilon či třeba chování kapsulí, které by měly být součástí japonského vesmírného programu a vypravení mise s lidskou posádkou.

Všechny tyto operace se realizují díky výkonnému superpočítači, kterým JAXA disponuje. Nejde o jednoduché výpočty, ale komplexní simulace, které mají replikovat skutečnost. „V podstatě děláme i simulace vesmíru, které jinak není možné na zemi realizovat,“ říkají vědci. K podobným účelům se ostatně používají také další superpočítačová centra po celém světě.

Spojení více superpočítačů do jednoho

Japonský vesmírný program se superpočítači pracuje už od roku 1960, kdy byl poprvé nainstalován stroj nazvaný DATATRON. Šlo o americký superpočítač, který byl o sedm let později nahrazen přístrojem domácí výroby. Počítač HITAC 5020 od firmy Hitachi zahájil éru japonských 3D simulací a výpočtů a otevřel vrátka pro další generace japonských superpočítačů. V sedmdesátých letech se přešlo na počítač FACOM od společnosti Fujitsu, která v tomto ohledu domácímu vesmírnému programu vládne doposud.

Klepněte pro větší obrázek
Simulace, díky které se zkoumají možnosti snížení hluku helikoptéry. Tečky kolem vrtule jsou vzduch.

JAXA vznikla v roce 2003 díky sloučení tří dosavadních oddělených vesmírných agentur. Japonci tak pracovali se třemi nezávislými superpočítači. V roce 2008 se nicméně začalo pracovat na projektu nazvaném JAXA Supercomputer System 1 (JSS1). Ten byl do chodu nasazen o rok později a ve své době šlo o vůbec největší superpočítačový systém v Japonsku a patřil i k největším na světě.

JSS1 pracoval s teoretickým výkonem 135 teraFLOPS (TFLOPS) a 10 TB operační paměti a využíval technologii Fujitsu FX1. JSS1 nahradil dosavadní stroj Numerical Simulator III postavený na superpočítačové technologii PRIMEPOWER HPC2500 rovněž od Fujitsu. Ten byl do chodu uveden v roce 2002 a pracoval s 9,6 TFLOPS a 3,6 TB paměti. Na tomto příkladu je vidět, jak rychle jdou superpočítačové technologie dopředu.

„Moorův zákon zde bezpochyby platí a je jasné, že s obměnou budeme v budoucnu pokračovat snad ještě rychleji,“ konstatují inženýři, kteří mají superpočítač v JAXA na starost. Japonská agentura aktuálně do chodu uvádí nový stroj nahrazující zmiňovaný JSS1. Dostal název JSS2 a opět se od toho předchozího zásadně liší.

Ne teraFLOPS, ale petaFLOPS

Na postupném zprovoznění JSS2 se pracuje od loňského roku. Jeho součástí už je technologie Fujitsu FX10. Hlavní systém má být dokončený v roce 2016 a dosáhne na 3,4 petaFLOPS (už tedy ne teraFLOPS) a má být více než dvacetkrát rychlejší než jeho předchůdce. K dnešnímu dni JSS2 využívá 1,31 PFLOPS a 40 TB paměti (z výsledných více než 90).

Klepněte pro větší obrázek
JSS2 běží na Fujitsu FX10 a přístí rok dosáhne na 3,4 petaFLOPS. Zařadí se tak mezi nejvýkonnější superpočítače světa.

Fujitsu FX10 do tohoto systému dodává více než tři tisíce nodů. Každá taková jednotka má 32 procesorových jader na jeden procesor (využívají se čipy SPARC64, na kterých Fujitsu pracuje také s Oraclem).

Tento hlavní systém je však pouze jednou částí celého superpočítačového clusteru a slouží především k samotným náročným výpočtům z nasbíraných dat. Vedle toho funguje také menší systém s výkonem 53,7 TFLOPS a 10 TB paměti, který se stará o následnou vizualizaci vypočtených informací. Funguje zde také oddělený paměťový systém (2,10 TFLOPS) a přihlašovací systém (1,34 TFLOPS).

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek
JAXA k útrobám JSS2 a Fujitsu FX10 prozatím nepouští, tak alespoň náhledy předchozího FX1.

JAXA rovněž využívá několik vzdálených systémů ve svých dalších vesmírných centrech. Dost často slouží k ukládání dat. Zvláštní jednotkou je archivační systém J-SPACE. Ten ukládá data na tradiční pásky a má kapacitu 20 PB s vyrovnávací pamětí (cache) 0,7 PB. Data proudí v rámci rozsáhlé interní sítě.

Už ne měsíce, ale dny a hodiny

„Neustálé navyšování výkonu nám pomáhá zejména v rychlosti. Superpočítač používáme například také pro korekci obrázků, které dostáváme ze satelitů. Úprava takového obrázku býval proces na měsíce, teď to jde výrazně rychleji,“ libují si vědci.

Lidé z JAXA se příliš nechtějí dělit o některé specifikace jako třeba odběr elektrické energie, náklady na chlazení (Fujitsu FX10 využívá i vodní chlazení) či třeba finanční investice. Z důvodu bezpečnosti ani těch několik málo návštěv nepouští ani přímo do prostor superpočítače a je možné na něj nahlédnout pouze skrze sklo. „Můžeme prozradit, že současnou kapacitu rozestavěného JSS2 využíváme z 90 procent.“

Klepněte pro větší obrázek
Nenápadný areál JAXA.

Na případě JAXA a JSS2 (i předchozích verzí) je ovšem možné vidět, jak Japonsko dokáže být soběstačné a dokáže využívat v podstatě pouze ty technologie, které si samo vyvine a vyrobí. Další metou je start vlastní rakety. Japonská agentura aktuálně asi 200 kilometrů od hlavního sídla uvádí do provozu odpalovací rampu s přilehlým areálem. „I na její vývoj využíváme superpočítač a jeho simulace a výpočty. Mimochodem se nám díky tomu podařilo srazit náklady o stovky milionů jenů.“

Superpočítač v novém a relativně ambiciózním programu JAXA bude dál hrát extrémně důležitou roli. Kromě případů s aerodynamikou či prouděním vzduchu počítá také simulaci tekutých prvků, čehož se využívá při stavbě nových motorů.

Cestu autora hradila společnost Fujitsu.

Diskuze (2) Další článek: Válka v pirátském undergroundu: Končí warezová skupina EZTV

Témata článku: Technologie, Vesmír, Astronomie, Raketa, Helikoptéry, Superpočítače, Reportáže, Hubbleův teleskop, Helikoptéra, Teoretický výkon, Tunel, Epsilón, Paměťový systém, JAXA, Americký superpočítač, Chlazení motoru, Americký inženýr, SUP, Tryskový motor, Model letadla, Uzavřený prostor, Přistávání, Větrný tunel, Podobný účel, Japonský vědec



Jak zvýšit herní výkon ve Windows 11? Vypněte tyhle funkce, radí Microsoft

Jak zvýšit herní výkon ve Windows 11? Vypněte tyhle funkce, radí Microsoft

**Windows 11 na některých počítačích aktivují bezpečnostní funkci Integrita paměti. **Virtualizační funkce ale negativně ovlivňují herní výkon. **Pokud některé funkce vypnete, můžete tím herní výkon posílit.

Petr Urban
Windows 11Microsoft
Konec českého poskytovatele internetu v přímém přenosu. Připomíná to krachující energetické firmy
Lukáš Václavík
CETINPoskytovatelé internetuPřipojení k internetu
Google není jen vyhledávač: 15 užitečných funkcí, o kterých možná ani nevíte

Google není jen vyhledávač: 15 užitečných funkcí, o kterých možná ani nevíte

** Google umí kromě vyhledávání i spoustu dalších věcí ** Vybrali jsme více než 15 užitečných funkcí a schopností ** Stačí zadat do vyhledávače ta správná klíčová slova

Karel Kilián
TipyVyhledávačeGoogle
Facebook má nejspíš vaše telefonní číslo, i když jste mu ho nikdy nedali. Tímto tajným nástrojem ho můžete smazat

Facebook má nejspíš vaše telefonní číslo, i když jste mu ho nikdy nedali. Tímto tajným nástrojem ho můžete smazat

**Meta poskytuje nástroj na vymazání telefonních čísel a e-mailových adres z Facebooku a Instagramu **V minulosti Mark Zuckebrg popřel, že by Facebook vytvářel stínové profily **Metě teď můžete sebrat klíčové iddentifikátory, pořád o vás ale nejspíš ví mnoho dalšího

Petr Urban
MetaSledováníSociální sítě
Tuto českou základnu plnou satelitů nesmíte vidět. V Mapy.cz je každá anténa pečlivě vyretušovaná

Tuto českou základnu plnou satelitů nesmíte vidět. V Mapy.cz je každá anténa pečlivě vyretušovaná

** Zapomeňte na rozčtverečkovaná místa, kterých si každý všimne ** Mapy.cz musely dokonale zakrýt desítky parabol ** Základnou se přitom na webu chlubí i její majitel. Kocourkov

Jakub Čížek
ČeskoMapy.czMapy
Vyzkoušeli jsme levnou autodiagnostiku s Androidem. Servisy ohrnou nos, řidičům bude stačit

Vyzkoušeli jsme levnou autodiagnostiku s Androidem. Servisy ohrnou nos, řidičům bude stačit

** Smartphone s Androidem dnes využijete i pro autodiagnostiku ** Jednotku OBD-II dnes pořídíte za pár stovek ** Co se vše dokáže diagnostika s bezplatným SW v češtině?

Martin Chroust
DiagnostikaPro řidiče
Týden Živě: Všichni prchají na Mastodon a už víme, kolik gramů váží Slunce

Týden Živě: Všichni prchají na Mastodon a už víme, kolik gramů váží Slunce

** Mastodon nabírá nové duše. nahradí Twitter? ** Britové se potopili k roztrhanému Nord Streamu ** Máme nové předpony SI

Filip KůželJakub Čížek
Týden ŽivěVideo
Za WhatsApp se bude platit! Za předplatné dostanete funkci, která je u konkurence zadarmo

Za WhatsApp se bude platit! Za předplatné dostanete funkci, která je u konkurence zadarmo

** Bylo to jen otázkou času ** Už i WhatsApp nabízí prémiové předplatné ** Za poplatek dostanete funkci, která je u konkurence zadarmo

Martin Chroust
předplatnéWhatsAppMobilní aplikace
Máte rádi malé telefony? Pak si oblíbíte tohoto třípalcového drobečka, který není větší než platební karta

Máte rádi malé telefony? Pak si oblíbíte tohoto třípalcového drobečka, který není větší než platební karta

** Dnešní telefony se předhánějí v tom, který z nich bude větší ** Malé telefony na trhu skoro vyhynuly... ** Čínská značka si připravila telefon do dlaně s třípalcovým displejem

Martin Chroust
InfraportKompaktní velikostSmartphony