Uma equipe de pesquisadores do Oak Ridge National Laboratory do Departamento de Energia e da Tennessee Technological University criaram um modelo 2D de inundação de código aberto projetado para um sistema de computação multiarquitetura. O Kit de ferramentas de inundação de escoamento bidimensional para necessidades operacionais, ou TRITON, pode usar várias unidades de processamento gráfico, ou GPUs, para modelar inundações com mais rapidez e precisão do que as ferramentas existentes.
A modelagem de inundações é uma parte essencial da preparação e resposta a emergências. No entanto, os modelos devem ser rápidos e precisos - retornando resultados de simulação em questão de minutos - para serem ferramentas úteis para tomada de decisões e planejamento. Quanto maior a resolução do modelo, mais poder computacional é necessário para executar, de modo que as organizações podem recorrer a modelos mais simples que sacrificam a precisão pela velocidade. O poder computacional das GPUs permite que cálculos por modelos de alta resolução sejam executados mais rapidamente do que modelos mais simples que usam apenas CPUs.

À medida que a computação de alto desempenho se tornou uma ferramenta indispensável para a ciência, também se tornou um requisito para os modelos modernos de inundação aproveitar a força das arquiteturas híbridas de CPU + GPU. O TRITON, cujo desenvolvimento foi financiado pelo Programa de Modelagem Meteorológica Numérica da Força Aérea, é especificamente otimizado para o projeto de multiarquitetura de supercomputadores como o IBM AC922 Summit no Oak Ridge Leadership Computing Facility.

"A única coisa sobre o TRITON não é apenas que ele usa GPUs - não é o único modelo de inundação acessível por GPU. Mas é personalizado para usar várias GPUs simultaneamente, o que o torna adequado para resolver problemas de inundação no Summit", disse Shih-Chieh Kao, um líder do grupo ORNL que liderou o projeto.

A equipe testou o modelo no Summit para demonstrar sua consistência, estabilidade e algumas de suas capacidades únicas, como o hidrograma de escoamento. Esses dados opcionais permitem que o TRITON simule inundações pluviais - ou seja, inundações repentinas locais - além de inundações ribeirinhas. Durante uma inundação ribeirinha, um córrego ou rio incha e inunda uma planície de inundação. Usando um conjunto de dados da Agência Federal de Gerenciamento de Emergências de zonas de inundação de 100 anos como referência, as simulações que usaram o hidrograma de escoamento foram mais precisas do que o modelo hidráulico básico sozinho.

"Para realmente entender o impacto das inundações, precisamos entender a inundação, que inclui a profundidade de um rio e contabiliza diferentes eventos de inundação:inundações ribeirinhas e inundações repentinas. Modelos convencionais de inundação geralmente abordam apenas inundações ribeirinhas. informações sobre o impacto da inundação", disse Kao. "Se você tiver essas informações de inundação, poderá sobrepô-las aos ativos e avaliar quais estão em risco e quais não estão."

Em outro caso de teste, a equipe simulou a enchente de 2017 na área metropolitana de Houston causada pelo furacão Harvey. A simulação durou 10 dias e foi modelada em duas configurações de hardware diferentes:uma usando várias CPUs e outra usando várias GPUs. Os resultados demonstraram a vantagem de um modelo de inundação projetado para rodar em uma configuração multi-GPU. Mesmo a menor configuração de hardware – um nó de computação com seis GPUs – concluiu a simulação mais rapidamente do que a configuração multi-CPU mais poderosa de 64 nós.

Como um kit de ferramentas de código aberto, o TRITON está disponível gratuitamente e pode ser usado em uma variedade de plataformas de computação – de laptops e desktops a supercomputadores. Os membros da equipe de pesquisa estão desenvolvendo continuamente novos recursos e trabalhando em algoritmos para escalar os recursos atuais até um nível operacional.

"O TRITON será uma base para continuarmos desenvolvendo, e o chamamos de kit de ferramentas por um motivo. Continuamos construindo para torná-lo mais útil - essa é a nossa visão. À medida que o poder da computação aumenta e os preços caem, eventualmente todos deveriam têm mais acesso para usar esses recursos para simular melhor as inundações", disse Kao. + Explorar mais

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