PDF Basket
W przypadku wystąpienia klęski żywiołowej, liczy się każda sekunda. „Technologia pozwala nam zyskać na czasie, a w przypadku klęski żywiołowej każda minuta ma znaczenie i decyduje o tym, ile ludzkich istnień uda się uratować”, twierdzi Amau Folch, koordynator finansowanego przez UE projektu Centre of Excellence for Exascale in Solid Earth (ChEESE), realizowanego w Centrum Superkomputerowym w Barcelonie (BSC).
Wraz ze swoimi współpracownikami Folch realizuje działania mające na celu zwiększenie przydatności technologii w czasie klęsk żywiołowych. „Naszym celem jest optymalne wykorzystanie ogromnej mocy obliczeniowej superkomputerów do oceny zagrożeń oraz przygotowywania prognoz wczesnego ostrzegania przed trzęsieniami ziemi, tsunami i wulkanami”, dodaje Folch.
Supermoce superkomputerów
Jak wyjaśnia Folch, superkomputer to komputer, który pozwala na przeprowadzanie obliczeń o wysokiej wydajności, znacznie wyższej niż ta znana z naszych komputerów stacjonarnych czy laptopów. „Dzięki superkomputerom można bardzo szybko rozważać setki, a nawet tysiące scenariuszy, w związku z czym wyniki mogą być dostępne bardzo szybko – to nieoceniona pomoc w sytuacjach kryzysowych, w których liczy się każda minuta”, zauważa badacz.
Według Folcha takie możliwości są szczególnie istotne w przypadku klęsk żywiołowych, w których przebiegu mamy do czynienia z wieloma niewiadomymi. „Dzięki superkomputerom możemy tworzyć probabilistyczne prognozy tsunami, które łączą tysiące scenariuszy opartych na fizyce, aby ostrzegać i przewidywać skutki na długo przed uderzeniem fali w nasze wybrzeże”, twierdzi Folch. „Możemy także opracowywać prognozy chmur pyłu wulkanicznego o wysokiej rozdzielczości, które pozwolą organom odpowiedzialnym za lotnictwo cywilne na odpowiednie planowanie”.
Jest to możliwe tylko wtedy, gdy władze mają dostęp do zestawień symulacji superkomputerowych, które często nie są jednak dostępne. Dlatego właśnie zespół projektu ChEESE skupił się przede wszystkim na zagadnieniu nagłych obliczeń. „Koncepcja ta może przywodzić na myśl infrastrukturę specjalnego przeznaczenia, która zapewnia władzom natychmiastowy dostęp do symulacji superkomputerowych oraz związanych z nimi technologii umożliwiających wykonywanie obliczeń w sytuacjach kryzysowych”, wyjaśnia Folch.
Opracowana przez zespół projektu ChEESE technologia pozwala zarówno na rozwiązywanie indywidualnych problemów z wykorzystaniem dużej mocy obliczeniowej, jak i użycie dostępnych zasobów do jednoczesnego rozwiązywania wielu mniejszych problemów. Koncepcje te w świecie superkomputerów określa się mianem „capability computing” oraz „capacity computing”.
„Dzięki pierwszej z nich, sejsmolodzy mogą symulować zarówno proces powstawania trzęsień ziemi, jak i rozchodzenia się wstrząsów sejsmicznych o niespotykanie wysokich częstotliwościach oraz przewidywać zjawiska takie jak fale tsunami i osunięcia ziemi”, wyjaśnia Folch. „Druga koncepcja pozwala na przeprowadzanie wielu symulacji różnorodnych scenariuszy, a następnie łączenie ich w celu uwzględnienia niepewności modelu”.
ChEESE pomaga w czasie erupcji wulkanu
Superkomputery, obliczenia o wysokiej wydajności, moce obliczeniowe – brzmi bardzo poważnie. Na co pozwala ta cała technologia? Świat mógł się o tym przekonać 19 września 2021 roku.
Tego dnia na wyspie La Palma leżącej w archipelagu Wysp Kanaryjskich nastąpiła erupcja wulkanu Cumbre Vieja. Od tego czasu z wnętrza wulkanu wydobywają się niszczycielskie strumienie lawy oraz olbrzymie ilości popiołów, które niszczą mienie, zanieczyszczają powietrze i zakłócają ruch lotniczy. Do tej pory zniszczeniu uległo przeszło 1 000 domów i budynków, a ponad 6 000 osób zostało ewakuowanych z wyspy.
Aby lepiej zarządzać trwającą sytuacją kryzysową, lokalne władze korzystają z prototypowego rozwiązania prognozującego ruchy pyłów wulkanicznych, opracowanego w ramach projektu ChEESE. „Od momentu erupcji wulkanu, dzięki ChEESE władze lokalne mają dostęp do codziennych prognoz operacyjnych”, twierdzi Folch.
Prototyp jest oparty na superkomputerze działającym w BSC, realizującym obliczenia w kilku rozdzielczościach, uwzględniające szereg możliwych scenariuszy erupcji. System obejmuje także specjalną jednostkę do szybkich obliczeń, dzięki której ChEESE może przeprowadzać symulacje każdego dnia od godziny 6:00 7:00 rano, aby dostarczyć przedstawicielom władz najnowsze prognozy nie później niż o 7:30.
Dzięki tym prognozom, władze mogą dokładnie przewidzieć, co może się wydarzyć w ciągu najbliższych 2 dni. „Decydenci wiedzą dzięki temu, w jaki sposób aktywność wulkaniczna może wpływać na lotnictwo cywilne, co pozwala im od razu rozpocząć przekierowywanie ruchu”, dodaje Folch. „Mogą także na ich podstawie przewidzieć problemy z jakością powietrza i wdrażać nakazy pozostania w domach obejmujące osoby zamieszkujące strefę wykluczenia”.
Erupcja wulkanu Cumbre Vieja to dowód na to, że wykorzystanie superkomputerów umożliwia władzom publicznym podejmowanie szybszych i skuteczniejszych działań, a tym samym ograniczenie potencjalnych szkód.
„Na przykładzie tej erupcji doskonale widać korzyści płynące z wykorzystania obliczeń wysokiej wydajności w sytuacjach kryzysowych”, podsumowuje Folch. „Dzięki temu władze nie tylko mają więcej informacji na temat przewidywanych scenariuszy i mogą podejmować lepsze decyzje, ale także mogą ratować życia ludzi”.