p Cada ano, de algumas centenas a dezenas de milhares de mortes são atribuídas aos efeitos catastróficos de grandes terremotos. Além de tremer o solo, perigos de terremoto incluem deslizamentos de terra, rupturas de barragens, inundação, e pior - se o fundo do mar for repentinamente deslocado durante um terremoto, pode desencadear um tsunami mortal. p Embora terremotos não possam ser evitados, processos que envolvem as placas tectônicas da Terra que compõem sua crosta e manto superior podem fornecer aos cientistas pistas sobre os possíveis efeitos desses desastres iminentes antes que eles cheguem.

p Uma equipe liderada pelo professor Tsuyoshi Ichimura do Earthquake Research Institute (ERI) da Universidade de Tóquio (UTokyo) está estudando a deformação das placas tectônicas para ajudar na previsão de desastres naturais, como terremotos, com base na física. Especificamente, a equipe está simulando um limite de placa tectônica abrangendo Vancouver, Columbia Britânica, até o norte da Califórnia. Neste limite, chamado de Zona de Subdução de Cascádia, o explorador costeiro, Juan de Fuca, e as placas Gorda movem-se para o leste e deslocam-se por baixo da placa norte-americana, um processo conhecido como subducção, que pode desencadear terremotos de grande magnitude e atividades vulcânicas.

p A equipe recentemente estendeu e otimizou um de seus códigos científicos para o supercomputador mais poderoso e inteligente do mundo para ciência aberta, o IBM AC922 Summit no Oak Ridge Leadership Computing Facility (OLCF), um Centro de Usuários do Escritório de Ciências do Departamento de Energia dos EUA (DOE) localizado no Laboratório Nacional de Oak Ridge (ORNL) do DOE.

p Ao transformar o elemento fiNite não estruturado ImpliCit sOlver com código de grade estruturada (UNICORN) em um algoritmo do tipo inteligência artificial (IA), a equipe executou o UNICORN a 416 petaflops e ganhou um aumento de 75 vezes em relação a um solucionador de última geração, aproveitando totalmente o poder dos Tensor Cores nas GPUs Volta da Summit. Os núcleos tensores são unidades de processamento especializadas que realizam rapidamente multiplicações e adições de matrizes usando cálculos de precisão mista.

p "Os núcleos tensores não estão disponíveis para qualquer tipo de cálculo, "disse Kohei Fujita, professor assistente da ERI. "Por esta razão, tivemos que alinhar todos os nossos padrões de acesso a dados e padrões de multiplicação para se adequar a eles. "Os padrões de acesso a dados determinam como os dados são acessados ​​na memória por um programa de software e podem ser organizados de forma mais eficiente para explorar uma arquitetura de computador específica.

p Usando o UNICORN, a equipe UTokyo simulou um 1, 944 km × 2, 646 km × 480 km de área na Zona de Subdução de Cascádia para observar como a placa tectônica é deformada devido a um fenômeno denominado "deslizamento de falha, "uma mudança repentina que ocorre no limite da placa.

p A equipe disse que o novo solucionador pode ser usado como uma ferramenta para ajudar os cientistas na árdua tarefa de previsão de terremotos de longo prazo - um objetivo que, quando realizado, pode levar à previsão de terremotos e mitigação de desastres.

p Anteriormente, a equipe demonstrou uma abordagem geral para introduzir a IA em aplicações científicas no software iMplicit com inteligência artificial e computação com precisão. ou MOTHRA, code - uma conquista que lhes rendeu uma indicação como finalista da Association for Computing Machinery Gordon Bell no ano passado.

p UNICORN realiza cálculos mais densos, permitindo que ele aproveite ao máximo a arquitetura única da Summit, que apresenta 9, 216 CPUs IBM POWER9 e 27, 648 GPUs NVIDIA Volta. A parte do código mais cara do ponto de vista computacional foi executada em 1.1 exaflops usando precisão mista - um grande empreendimento para um código que é baseado em equações, em vez de cálculos de aprendizado profundo. (Os códigos baseados no último são inerentemente ideais para sistemas como o Summit.)

p Para futuros problemas de terremotos, a equipe precisará aplicar o UNICORN para analisar as respostas da crosta terrestre e do manto a um deslizamento de falha ao longo do tempo. Isso exigirá milhares de simulações e centenas ou milhares de iterações adicionais para comparar os resultados com eventos de terremoto do mundo real.

p "Para alcançar nossas metas de previsão de terremotos, teremos que fazer muitas simulações de deformação da crosta e, em seguida, comparar nossos resultados com os registros observados de terremotos anteriores, "Disse Ichimura.

p A equipe está apresentando este trabalho na Conferência de Supercomputação 2019, SC19, em um pôster intitulado "416-PFLOPS Fast Scalable Implicit Solver em Low Ordered Unstructured Finite Elements Accelerated by 1.10-ExaFLOPS Kernel with Reformulated AI-like Algorithm:For Equation-Based Earthquake Modeling." Este trabalho foi conduzido como uma pesquisa conjunta com a NVIDIA, ORNL, a Agência Japonesa de Ciência e Tecnologia Marinho-Terrestre, a Universidade do Texas em Austin, e RIKEN. Adicionalmente, a equipe está apresentando o trabalho no Workshop sobre Programação do Acelerador Usando Diretivas, realizado em conjunto com o SC19.