Как GPU-ускорения помогают компании SpaceX улучшать ракетоносители для полёта на Марс
Массивно параллельные вычисления сегодня активно используются в самых разных областях человеческой жизни. Аэрокосмическая индустрия – одна их тех отраслей, в которых преимущества GPUраскрываются на 100%. Возможность увидеть далекие галактики в деталях, разработка автономных луноходов и марсоходов, воссоздание деталей первой экспедиции на Луну и планирование новых, коммерческих миссий, не говоря уже о воссоздании миров, в которые никогда не ступала нога человека, причем с максимальным эффектом погружения , - это только небольшая часть задач, в которых активно используются технологии NVIDIA.
Компания SpaceX, еще один проект основателя и генерального директора Tesla Элона Маска (Elon Musk), ставит перед собой крайне амбициозные планы. Одна из задач – поселение на Марсе колонии людей. Разумеется, это очень сложный в реализации проект. Ведь нужно не только отправить на Красную планету людей. На месте нужно развернуть инфраструктуру, необходимую для их жизнедеятельности. Для этого нужны большие ракеты. Очень большие.
Во время выступления на конференции GTCпрошлого года Адам Личтл (AdamLichtl), руководитель научно-исследовательских работ SpaceX, заметил, что, когда первые первопроходцы покоряли Северную Америку, им тоже приходилось строить себе жилье и искать пищу. Однако у них был воздух! Кроме того, для экспедиции на Марс, который намного холоднее Земли, необходимо оборудование для генерирования энергии, чтобы обеспечивать тепло и растапливать лед. Собственно, создание ракеты, способной взять на себя весь этот дополнительный груз, и является основной проблемой.
Покорение Марса однозначно не будет легким. Но GPUпомогают пройти этот путь немного быстрее. Сложные физические расчеты, необходимые даже для простейшего моделирования, оказались неподъемными даже для крупнейших в мире суперкомпьютеров. Тогда команда SpaceXобратилась к технологиям NVIDIA. GPUпомогли компании аппроксимировать вычисления невероятного масштаба. «Это по-настоящему революционная технология, которая позволяет нам решать задачи вычислительной динамики, к которым раньше было просто невозможно подступиться, - говорит г-н Литчл. – Без GPU-ускорения потребуются месяцы вычислений на тысячах ядер даже для самой простой симуляции. Графические процессоры придают экспоненциальное ускорение нашим расчетам».
Йоттабайты данных
Дело в том, что расчеты, связанные с моделированием сжигания смеси без предварительного смешивания – когда топливо и окислитель подаются отдельно – имеют невообразимый масштаб.
В реакциях используются данные, измеряемые в йоттабайтах, – представьте себе 10 с 24 нулями! На сегодняшний день просто не существует машины, которая обладала бы памятью, способной манипулировать таким объемом данных.
Однако, для создания симуляции, которая прольет свет на такие факторы, как вызванная сжиганием турбулентность, нужно выполнить все математические расчеты без декомпрессии изображения.
Запустив код на GPU, SpaceXсоздала адаптивные решетки, которые позволяют вытаскивать нужные детали, сохраняя при этом компрессию, необходимую для управляемости данными. Это как в области MP3, где устраняются частоты, ненужные для компрессии, и остаются частоты, позволяющие нам слышать тона и аккорды.