Компьютер + Космос

Суперкомпьютер смоделировал эволюцию галактик и межгалактического газа

Гипнотизирующий ролик NASA показал 13 миллиардов лет из жизни галактики и облаков окружающего ее «межгалактического тумана».

Притяжение галактик позволяет им с неизменным аппетитом поглощать и более мелких соседок, и обширные межгалактические облака газа. Приток вещества питает рост новых звезд, а гибель массивных светил во взрывах сверхновых может снова выбрасывать его в межгалактическое пространство. Исследованием этого «круговорота» занята международная команда астрономов из коллаборации FOGGIE (Figuring Out Gas and Galaxies in Enzo — «Изучение газа и галактик с помощью Enzo», технологии гидродинамического моделирования). Наблюдать эти чрезвычайно разреженные облака крайне нелегко, поэтому именно компьютерное моделирование позволяет изучить многие аспекты их поведения.

По словам ученых, название FOGGIE отсылает и к английскому fog, «туман», подчеркивая облик разреженной газовой дымки, подсвеченной светом соседних галактик. «Словно туман, выползающий из межгалактического океана темноты», — описывает облака пресс-релиз NASA. В нем американское космическое агентство представило эффектную симуляцию движения галактик и межгалактических облаков, полученную с помощью суперкомпьютера Pleiades.

Работающий в Исследовательском центре Эймса, он занимает 32-е место в списке самых производительных вычислительных систем в мире. Новую модель участники FOGGIE продемонстрировали на прошедшей в Денвере конференции NASA по суперкомпьютерам SC19.

Новая визуализация показывает результаты моделирования динамики галактики и окружающих ее облаков на протяжении 13 миллиардов лет — примерно столько же составляет возраст нашего Млечного Пути. В ролике использована цветовая кодировка: желтые участки показывают области плотного скопления вещества, такие как ядро галактики, а фиолетовые — сравнительно разреженные. Красно-синяя шкала соответствует температурному градиенту: резкие, ярко-красные вспышки указывают на взрывы сверхновых, разбрасывающих газ в окружающее пространство, где он остывает до синего межгалактического тумана.

На визуализации можно заметить, что обратное втягивание газа происходит потоками, образующимися в соответствии с крупномасштабной структурой, заданной скоплениями невидимой темной материи. Кроме того, видно, что на ранних этапах жизни галактики эти процессы происходят особенно активно и сопровождаются турбулентными явлениями, однако со временем несколько «успокаиваются». Новый толчок им способно придать слияние галактики с соседней — то, что ждет и наш Млечный Путь через более чем пять миллиардов лет, когда он сойдется с Туманностью Андромеды.

Ученые из NASA смоделировали на суперкомпьютере климат молодой Венеры

На заре космической эры многие ученые надеялись на то, что условия на поверхности Венеры напоминают земные и там существует жизнь. Но собранные межпланетными миссиями данные вдребезги разбили эти ожидания. Оказалось, что в плане жизнепригодности вторая планета является полным антиподом Земли. Средняя температура ее поверхности составляет 460 °C, а атмосферное давление превышает 90 атмосфер. Ни одна известная нам форма жизни не продержится в таких условиях и нескольких секунд.

Но, хоть сейчас поверхность Венеры и совершенно непригодна для жизни, это не значит, что так было всегда. Согласно современным представлениям сразу после формирования поверхность второй планеты была покрыта океаном жидкой магмы, а атмосфера содержала большое количество водяного пара. Дальнейшие события зависели от времени застывания этого океана. Если процесс был долгим (порядка 100 млн лет), то под действием солнечного излучения водяной пар в атмосфере планеты постепенно был разбит на кислород и водород. Водород улетучился, а кислород поглотила магма. В результате, когда океан застыл, Венера стала планетой с сухой поверхностью без воды.

Но, если магмовый океан застыл быстро (в течение нескольких миллионов лет), значительная часть водяного пара должна была сконденсироваться и в результате, Венера обзавелась собственной гидросферой. Команда ученых из Института космических исследований имени Годдарда решила исследовать эту возможность. При помощи суперкомпьютера NASA они смоделировали 45 возможных сценариев дальнейшего развития климата планеты при различных значениях состава атмосферы, количества солнечного излучения, периода обращения и топографии.

https://www.nccs.nasa.gov/news-events/nccs-highlights/venus-...

Моделирование показало, что если ранняя Венера обладала океаном, то при определенных факторах он мог просуществовать почти три млрд лет. По словам исследователей, наиболее похожие на земные условия были получены в симуляции №28. Если давление на поверхности Венеры составляло 0.25 от земного, атмосфера была богата азотом, а средняя глубина океана составляла 310 м, то на полюсах планеты даже мог выпадать снег.

Но, даже если вторая планета и была жизнепригодна, постепенное увеличение солнечной активности и мощные извержения привели к необратимому парниковому эффекту, вызвавшему потерю океана и радикальную трансформацию ее газовой оболочки. Единственное место, где могла уцелеть гипотетическая венерианская жизнь — верхние слои атмосферы. В настоящее время разработано несколько проектов астробиологических миссий, предназначенных для проверки этой возможности. Одна из них может быть запущена компанией Rocket Lab в 2023 году.

Экономика многоразовости Falcon 9

АВТОР: STEVEN LERNER · 19 АВГУСТА, 2020 SpaceX

Илон нам подкинул туманную дезу.

Во первых, он смешал снижение грузоподъемности при возврате ступени (считайте в килограммах) с расходами на возврат ступени и обтекателей, транспортные расходы и расходы на техобслуживание. Всё в долларах. Плюс к этому, не конкретные цифры, а «меньше N%» от какой-то неизвестной величины.

Классика пыли в глаза.

Первое.

Стоимость запуска почти не зависит от веса ПН. Запускать на орбиту 15 тонн или 22 тонны — цена запуска, в принципе, одна и та же.

Что такое «<40%»?

Ну вот Falcon запускает на орбиту спутники Старлинк. Помнится, Маск писал, что запуск пачки Старлинков — это 18 тонн. Понятно, что сами спутники весят меньше, но есть ещё адаптор, которым спутники соединяются с второй ступенью. Это тоже нехилая и достаточно массивная конструкция.

Позже, писали, что запуск Старлинков — это 16 тонн.

Если 16 тонн — это 60% от максимальной нагрузки без возврата ступени, то полная ПН = 16/0,6=26,666 т. Похоже на правду?

Не очень. Как говорил Станиславский, «не верю».

А если 16 т — это снижение ПН на 30%, то 16/0,7=22,85 т — вот это соответствует официальным техническим данным Falcon 9.

Конечно, 30% — это меньше 40%. Но уж очень меньше. Да и 30% снижение грузоподъёмности соответствует тому, что Маск утверждал раньше.

Второе.

Разбираемся с денюжками.

Маск дает, опять же, «меньше на N%» от неуказываемой величины себестоимости производства ступени. На сколько меньше? От какой суммы?

Из разных источников известно, что себестоимость первой ступени около $35 миллионов. Во всяком случае, не больше $40 миллионов — иначе они не втискиваются в коммерческую цену $62 миллиона, которая долго указывалась, как официальная стартовая коммерческая цена.

Возьму максимальную цену — $40 миллионов. 10% = $4 миллиона. Меньше $4 миллионов — это сколько? Ну, посчитаем $3.5 миллиона.

И эта сумма включает все-все операции от одного запуска до следующего.

Третье

Нельзя считать «на 2 запуска» или «на 3 запуска».

Если вы купили компьютер, потратили. например, тысячу долларов, то вы не можете списать с налогооблагаемого дохода всю тысячу в один год. Есть понятие амортизации основных фондов. Считается, что компьютер амортизируется за 4 года и каждый год вы можете списывать с дохода только $250.

Будем считать от достигнутого. Достигнуто 6 запусков. Ступень сохранилась, но считать седьмой пока не будем. Итак, 6 запусков в амортизационном цикле. Максимальную себестоимость мы приняли (см. выше) $40 миллионов. 40/6=$6,6666 миллиона.

Добавляем $3.4 миллиона (которые «<10%») межполетных расходов.

Из расчета 2-разового использования обтекателя, себестоимостью $6 миллионов, добавим $3 миллиона.

Добавляем себестоимость новенькой второй ступени $12 миллионов.

Себестоимость каждого из 6 запусков выходит в $25-$26 миллионов.

Современная стартовая цена запуска установлена на уровне $52 миллиона.

Прибыль от каждого из 6 запусков составляет порядка 100%.

Вложив $150 миллионов в 6 запусков, SpaceX получит минимум $312 миллионов.

А если ресурс запусков будет не 6, а 10 раз? А если «<10%» — это $2,5 миллиона? А если обтекатели используются 3 раза, а не 2?

Ну, тогда себестоимость каждого запуска около $20 миллионов.

При коммерческой цене $52 миллиона, норма прибыли на каждом из 10 запусков 260%. Вложив $200 миллионов на проведение 10 запусков, компания получит возврат минимум $520 миллионов на каждой из многоразовых ступеней.

Я всё время пишу «минимум» в прибыли потому, что многие запуски оплачиваются несколько дороже стартовой цены. К примеру, запуски в интересах NASA или US Space Force оплачиваются по более высоким ценам. Из тех, контрактов, которые проходили в СМИ, я помню от $82 до $86 миллионов. Но от того, будет ли следующий запуск ступени со спутником NASA или SES, межполетные расходы, если и зависят, то не очень отличаются. И только в части техобслуживания. NASA может потребовать более детального обследования.

Очень зыбко, трудно и не совсем правильно считать за сколько запусков оправдывается многоразовость ступени. Ни один налоговый инспектор или финансовый аналитик не примет таких расчетов. Есть общие правила, которых надо придерживаться. В конце концов, эти правила применяются в главной финансовой документации — в налоговой.

Поэтому, на явную пургу от ULA, Маск ответил такой же пургой, которая не вяжется с реальной экономикой многоразовости Falcon 9

Elon Musk@elonmusk·23m

https://twitter.com/elonmusk

I don’t want be cavalier, but there isn’t an obvious limit. 100+ flights are possible. Some parts will need to be replaced or upgraded. Cleaning all 9 Merlin turbines is difficult. Raptor is way easier in this regard, despite being a far more complex engine.

Мммм… Ну мы это и раньше знали. 10 полетов — это начальный цикл запусков без капремонта ступени. Маск подтвердил, что с капремонтами, ресурс ступени более 100 полетов.

Чистка турбонасосных агрегатов всех 9 Мерлинов представляет определенную сложность. Понятно, что для метанового Раптора этот процесс значительно проще, чем у керосинового Мерлина.

После запуска очередной партии спутников Starlink компания SpaceX объявила набор людей на бета-тестирование своего интернета. Ранее Илон Маск якобы отправил твит с помощью подключения Starlink.

Если ваше 4G-покрытие постоянно сбоит и вы не можете пользоваться высокоскоростным интернетом в определенных местах — попробуйте подключиться к спутниковому интернету Starlink.

На днях его компания SpaceX как раз объявила о наборе добровольцев для первого бета-тестирования своего высокоскоростного спутникового подключения.

Это стало возможным благодаря отправке очередной партии спутников Starlink на низкую околоземную орбиту 12 июня 2020-го.

Теперь количество спутников SpaceX Starlink в космосе достигло 540 единиц, что должно обеспечить «незначительное» интернет-покрытие на поверхности Земли. По словам Илона Маска, при достижении 800 спутников в космосе это покрытие будет уже «умеренным».

Изначально в SpaceX планировали запустить на орбиту около 12 тыс. спутников Starlink, но недавно компания отправила запрос властям США на разрешение увеличить количество своих спутников в космосе до 30 тыс.

Это якобы обеспечит качественное высокоскоростное подключение к сети в любом уголке нашей планеты.

Что касается первого бета-тестирования — на сайте SpaceX Starlink можно оставить заявку, где нужно указать свою страну (Украина там есть), email и почтовый индекс.

После этого компания Илона Маска отправит вам электронное письмо с уведомлением о том, что ближе к началу тестирования вы получите еще одно письмо с отрицательным или положительным ответом.

Все зависит от того, будет ли «возможность бета-тестирования в вашем регионе». Подключение добровольцев к спутниковому интернету Starlink запланировано на конец текущего лета-начало осени.

К этому времени инженеры SpaceX уже должны запустить 800 своих спутников в космос и предоставить доступ к высокоскоростному интернету пользователям северных регионов США.

Если вашу заявку подтвердят — нужно будет установить специальный терминал для приема и передачи сигнала в виде полуметровой дисковой антенны.

Руководители проекта Starlink обещают скорость подключения до 1 Гбит/сек (125 Мб/сек), и задержки сигнала в диапазоне 25−35 миллисекунд, что является теоретически возможным «потолком» 4G-подключения. На практике скорость LTE у разных мобильных операторов составляет всего 25−80 Мбит/сек.

Однако, эксперты предполагают, что реальная скорость загрузки через подключение Starlink такжебудет гораздо ниже, чем 1 Гбит/сек, поскольку такой показатель в сотни раз превышает скорость подключения действующих сервисов спутникового интернета, которые имеют задержки сигнала в 0.5 секунды.

Илон Маск же считает, что интернет от Starlink предназначен для использования в реальном времени, позволит играть в онлайн-игры и общаться по видеосвязи.

В SpaceX говорят, что проект Starlink в первую очередь нацелен на жителей регионов, где нет нормального подключения к сети и они вынуждены пользоваться спутниковым интернетом.

Компания не будет предоставлять доступ к своему сервису пользователям больших городов, где нет проблем с высокоскоростным оптоволоконным и мобильным покрытием.

Плохая новость есть и для тех, кто говорил о «бесплатном» интернете Starlink: кроме покупки терминала, стоимость такой услуги составит около $80 в месяц, хотя официальных расценок пока нет.

Напомним, несколько месяцев назад Илон Маск заявил, что написал пару твитов с помощью интернет-подключения через созвездие спутников Starlink.

Как уже писал НВ, некоторые ученые не одобрили проект Starlink. Дело в том, что сейчас на орбите находятся чуть более 2500 рабочих спутников, и даже они под угрозой столкновения с космическим мусором, который остался от аппаратов, выведенных из строя.

Ученые побаиваются, что созвездие из 12 тыс. спутников Starlink (не говоря уже о 30 тыс.) станет беспрецедентным случаем в истории освоения космоса и, в лучшем случае, повысит опасность столкновений космических объектов на разных орбитах Земли, а в худшем — приведет к абсолютному загрязнению околоземного пространства из-за уничтожения всех спутников.

https://nv.ua/techno/it-industry/internet-starlink-kompaniya...

Наука@Home: распределенные вычисления на ПК

18.06.2014 Андрей Белокриницкий Андрей

В недалеком прошлом под научные расчеты создавались специальные вычислительные кластеры, однако их мощность не безгранична и ее постоянно не хватает для обработки всех данных. Следовательно, ученым пришлось искать доступ к новым вычислительным ресурсам. Вместо покупки очередных дорогих компьютеров пошли альтернативным путем и начали использовать ПК обычных пользователей, которые те безвозмездно отдавали для расчетов во имя науки.

Сначала эта затея выглядела малоперспективной, ведь в середине девяностых, когда лишь начали появляться первые сети распределенных вычислений в их текущем виде, частота процессоров едва преодолела порог в 100 Мгц, Интернет был редкостью, а о доступе к действительно большому числу компьютеров не шло и речи.

Тем не менее, развитие Всемирной Сети и увеличение производительности процессоров в полном соответствии с законом Мура привело к тому, что сейчас распределенные сети на равных конкурируют с топовыми суперкомпьютерами, причем, в отличие от них, постоянно совершенствуются и не стоят ни копейки.

Если взглянуть на изменения в распределенных сетях за последние несколько лет, то можно сразу отметить несколько ключевых моментов.

Наверное, самым важным и пока еще не до конца раскрывшим себя шагом стал переход на GPU-вычисления, в некоторых случаях ускоряющий расчеты на порядок. Значительную роль сыграла и оптимизация вычислительных алгоритмов под многоядерные процессоры, возможность одновременного выполнения расчетов на CPU и GPU, поддержка 64-битных вычислений, появление клиентов для игровых консолей, поддержка альтернативных операционных систем (Mac OS X, Linux), быстрое распространение Интернета, и что немаловажно, заметное упрощение клиентов, которые больше не требуют от пользователей запуска вычислений через командную строку.

Сравнение с суперкомпьютерами

Сети распределенных вычислений уже называют виртуальными суперкомпьютерами, и приставка «виртуальные» здесь скорее используется для дифференциации от классических суперкомпьютеров, поскольку по скорости работы оба типа вычислительных систем находятся практически на одном уровне.

По состоянию на октябрь 2012 года проект Folding@home «завербовал» 219 тыс. процессоров, 20 тыс. GPU, 16 тыс. консолей PlayStation 3, и его суммарная мощность составила 3.7 petaFLOPS (пиковая мощность 6 petaFLOPS была зарегистрирована в ноябре 2011 г.). По данным за этот же месяц, производительность BOINC (всех проектов, входящих в состав этой сети) составляет 6.6 petaFLOPS (на момент публикации материала — 7.4 petaFLOPS, по данным официального сайта, но эта цифра подсчитывается лишь за последние 24 часа).

Если эти виртуальные вычислительные системы разместить в списке суперкомпьютеров, то они втиснутся между третьей и четвертой строчкой рейтинга, заметно опережая ближайшего конкурента (производительность SuperMUC, занимающего сейчас четвертое место, составляет 3.1 petaFLOPS).

Для того, чтобы подняться на первое место, Boinc необходимо быть быстрее приблизительно в три раза, поскольку рейтинг Sequoia (самого производительного на текущий момент суперкомпьютера в мире) составляет 20.1 petaFLOPS. Учитывая, что этот компьютер в полную мощность заработал лишь летом этого года, можно предположить, что распределенные вычислительные системы смогут вырваться вперед уже в течение нескольких лет, даже с учетом появления новых суперкомпьютеров.

Основные направления исследований

Без сомнения, распределенные вычисления уже стали распространенным феноменом, следовательно, среди них можно отыскать проекты, занимающиеся решением практически любых научных задач. Тем не менее, самые популярные проекты сконцентрированы на решении довольно узкого круга проблем. В первую очередь это медицина (исследование белков и поиск лекарств), предсказание климата, изучение космоса (поиск внеземных сигналов, правильных моделей вселенной, экзопланет), проверка математических и физических теорий.

Как подключиться к сети распределенных вычислений

Если вы решили, что поиск лекарств от неизлечимых пока болезней или предсказание изменения климата Земли – задачи, достойные того, чтобы выделить под них свой компьютер, то добровольно пожертвовать вычислительную мощность под любой из этих проектов совсем не сложно.

Проще всего это сделать, скачав клиент BOINC и запустив мастер добавления нового проекта. На одном из шагов необходимо будет зарегистрироваться (что можно сделать прямо в программе), вот и все трудности. Если возникли затруднения с выбором конкретного проекта, то можно указать сразу несколько, и они будут считаться по очереди.

По умолчанию BOINC использует компьютер все свободное время, однако выставляет для своих расчетов самый низкий приоритет, так что процессорные ресурсы используются клиентом в самую последнюю очередь.

Что касается памяти, то здесь понятие приоритета неприменимо, а поскольку на многоядерных процессорах BOINC запускает сразу несколько копий расчетов, каждая из которых может занимать в памяти несколько сотен мегабайт (такие объемы нужны не для всех проектов), то в играх и других требовательных приложениях все же лучше ставить расчеты на паузу, что можно сделать непосредственно в клиенте.

Более тонкую настройку можно провести в опциях BOINC, указав программе часы использования компьютера, период бездействия ПК, после которого можно запускать расчеты, а также количество процессорной мощности (в процентах), доступной клиенту.

Очки за участие

В большинстве проектов за участие начисляют очки. Их количество напрямую зависит от сложности расчетов, следовательно, чем производительнее компьютер и чем дольше он используется, тем больше очков начисляется. У каждого пользователя есть собственная страница со статистикой, где можно посмотреть личное и командное место в общем зачете (в качестве команды по умолчанию используется страна, указанная во время регистрации).

Популярные проекты Boinc

Boinc — это не распределенная сеть в традиционном понимании, а скорее посредник между проектами и пользователями. Изначально Boinc разрабатывался как клиент для SETI@home, но сейчас с его помощью можно подключиться и к десяткам других проектов.

ClimatePrediction

Самый мощный проект по изучению климата Земли. Занимается моделированием погодных условий будущего (до 2080 года) с учетом различных входных данных. На текущий момент имеет в активе несколько миллионов просчитанных комбинаций. Проект был запущен в 2003 г.

Einstein@home

Проект занимается поиском гравитационных волн, существование которых еще не доказано, но их наличие теоретически было предсказано Эйнштейном почти сто лет назад.

Для обнаружения гравитационных волн обрабатываются данные с радиотелескопов и специальных спутников, наблюдающих за вращающимися нейтронными звездами (пульсарами). За время существования проекта таких объектов было обнаружено более трех десятков.

Результаты проверки, опубликованные в июле 2012 г., свидетельствуют о том, что на текущий момент даже самые чувствительные датчики гравитационных волн не смогли зарегистрировать их наличие, но проект продолжает свою работу, анализируя новые данные и ожидая ввода в эксплуатацию более точных инструментов.

Einstein@home запущен в 2005 г. и на текущий момент его вычислительная мощность составляет приблизительно 0.5 petaFLOPS.

Rosetta@home

Один из наиболее популярных медицинских проектов, занимающихся виртуальным проектированием и изучением свойств новых протеинов, что может способствовать открытию лекарств от неизлечимых на данный момент болезней.

Проект запущен в 2005 г. и по состоянию на октябрь 2011 г. его вычислительная мощность составляла приблизительно 60 teraFLOPS (0.06 petaFLOPS)

Folding@home

Возможно, самый популярный проект распределенных вычислений. По вычислительной мощности уже сопоставим со всеми проектами, входящими в состав BOINC. Занимается практически тем же, что и Rosetta@home, т.е. изучением свойств белка, и с момента запуска благодаря ему были опубликованы более ста научных работ.

Большой мощности проект смог достичь как за счет раннего старта (2000 год), так и за счет выпуска очень производительного клиента для PlayStation 3 (2007 год), а также оптимизации расчетов под многоядерные процессоры и видеокарты, выполняющие вычисления, как правило, в несколько раз эффективнее самых современных CPU.

SETI@home

Один из ветеранов распределенных вычислений. Запущен в 1999 году, и таким образом, после десятилетий поиска внеземных сигналов в застенках научных лабораторий, к дешифровке космических радиоволн подключились и обычные компьютеры.

Несмотря на тринадцатилетний стаж, проект до сих пор не получил ни одного результата, сравнимого по скандальности с сигналом «Wow!», зарегистрированном в 1975 г. Тем не менее, на небе было найдено несколько точек — кандидатов на более тщательное сканирование, в связи с повышенной интенсивностью сигналов на фоне обычного шума. Вычислительная мощность проекта составляет приблизительно 0.5 petaFLOPS.

Milkyway@home

Проект воссоздания трехмерной модели нашей Галактики, позволяющий узнать историю формирования Млечного Пути.

Помимо этого, просчитываются процессы столкновения и слияния Галактик.

Cosmology@home

Проект занимается созданием виртуальных моделей Вселенной и последующим сравнением их свойств со свойствами наблюдаемой Вселенной с целью поиска наиболее соответствующей модели. Полученные данные затем могут использоваться для планирования новых астрофизических исследований и экспериментов, а также для лучшей подготовки к анализу данных, поступающих от новейших космических миссий.

Хотите принять участие в распределенных вычислениях, тогда, Вам сюда:

https://boinc.ru/