Simulatie sterrenhoop op netwerk supercomputers

Een onderzoeksteam aan de Universiteit van Amsterdam heeft met succes een sterrenhoop gesimuleerd over een wereldwijd netwerk van GRAPE-6Af supercomputers. Om de simulatie mogelijk te maken, werden de supercomputers, die in Nederland, Japan en de Verenigde Staten staan, gekoppeld aan een computationeel grid.

Informaticus Derek Groen en numeriek sterrenkundige Simon Portegies Zwart hebben samen met collega’s in Japan en de VS de supercomputers gekoppeld om zodoende grote berekeningen mogelijk te maken. Voor dit experiment is de speciale GRAPE-6Af computer gebruikt, die meer dan honderd keer sneller rekent dan een gewone PC.

Deze berekeningen zijn nodig om de effecten van de zwaartekracht op de beweging van sterren te bepalen, wat het belangrijkste onderdeel is van het simuleren van een sterrenhoop. Wetenschappers hebben eerder al algoritmes geschreven voor een simulatie op een lokaal netwerk van GRAPE, maar deze algoritmes bleken minder geschikt voor gebruik over een intercontinentaal netwerk.

GRAPE-6 supercomputer“Het knelpunt in dergelijke berekeningen is de communicatie tussen de computers”, zegt Derek Groen van de Universiteit van Amsterdam. “Hemelsbreed liggen Amsterdam en Tokio meer dan 9000 kilometer uit elkaar, en voor de computers kost het ongeveer 0,3 seconden om elkaar alleen maar ‘gedag te zeggen’.”

In een lokaal netwerk is die communicatie veel sneller, doordat de afstand tussen de computers kleiner is. Het probleem waar de wetenschappers mee te kampen hadden is hoe een berekening door computers op een dergelijke grote onderlinge afstand toch efficiënt zou kunnen verlopen. Uit de resultaten blijkt dat het vergroten van de bandbreedte van het netwerk de berekeningen een stuk efficiënter maakt, ondanks de 0,3 seconden die het kost om contact te maken. “We hebben nu aangetoond dat een grootschalige berekening over een netwerk efficiënt kan verlopen”, zegt Portegies Zwart, “nu kunnen we problemen doorrekenen die meer capaciteit vereisen dan dat we op een enkele supercomputer kunnen krijgen.”