Superpočítač Amálka nás přivedl k velkým kosmickým projektům, míní vědec

První opravdový superpočítač určený pro akademický výzkum v České republice je v provozu už jednadvacet let. Jmenuje se Amálka a byl dlouho největším českým počítačem sloužícím k numerickému modelování kosmického plazmatu.

Jak Amálka funguje? Jaké si připsala úspěchy? V čem vědcům nejvíce usnadňuje práci? Historii superpočítače popsal Pavel Trávníček z Ústavu fyziky atmosféry a Astronomického ústavu Akademie věd ČR.

Jakým vývojem prošla Amálka za uplynulé roky?

První počítač Amálka tvořilo 8 desktopových počítačů s Linuxem, propojených prostřednictvím síťového rozhraní. Technologie paralelního počítání v té době ve světě začínala a řada vědeckých skupin stavěla obdobné počítače. Třetí verze Amálky měla okolo 256 výpočetních uzlů a na krátkou dobu se dostala mezi 500 největších počítačů na světě. V současné době se Amálka až tak moc neliší od předešlých verzí, jen její komponenty postupně modernizujeme. Velké superpočítače postavené ve světě ji však již mnohonásobně předběhly. Nicméně, pro účely naší vědecké práce postačuje a umožňuje nám provádět unikátní numerické experimenty.

Mohl byste zmínit nejvýraznější projekty, kterým se nyní věnujete?

V současné době se věnuji třem připravovaným kosmickým projektům: Solar Orbiter, BepiColombo a JUICE. Solar Orbiter je evropská sonda, která bude zkoumat Slunce z bezprostřední blízkosti a její start je plánován na příští rok. BepiColombo tvoří dvojice družic pro výzkum planety Merkur, které odstartovaly v loňském roce. JUICE je připravovaná sonda k výzkumu prostředí planety Jupiter a jeho měsíců. Práce na kosmickém projektu je záležitost na 20 až 30 let. Zhruba 15 let trvá příprava, vývoj, testování a stavba jednotlivých systémů sondy, pak sonda zpravidla několik let cestuje na místo určení a nějakých 10 let trvá doba, po kterou sonda provádí pozorování. Naše numerické modelování slouží k interpretaci jevů pozorovaných během kosmických misí, jichž se účastníme.

Jaký bude jejich praktický dopad?

U projektu BepiColombo jde spíše o základní výzkum planety Merkur, která je velice zajímavá z geologického hlediska. Výzkum Slunce sondou Solar Orbiter je důležitý z hlediska pochopení jevů probíhajících v okolí Slunce a tvorby takzvaného slunečního větru. Sluneční erupce mohou k Zemi vyvrhnout velká množství slunečního plazmatu a narušit chod satelitů a telekomunikačních sítí. Sonda JUICE bude vedle Jupiteru zkoumat prostředí Jupiterových měsíců Ganymedes a Europa. Zejména u měsíce Europa se očekává, že se pod jeho ledovým povrchem nacházejí oceány tekuté vody, které by mohly podporovat mimozemský život.

Pavel Trávníček vedl týmy, které vytvořily řadu experimentů pro vesmírný výzkum

Co považujete za největší úspěch spojený s Amálkou?

Amálka nám umožňuje provádět numerické experimenty na špičkové vědecké úrovni. S dobrou vědeckou reputací jsme pak byli přijati do práce na řadě kosmických projektů. Pro francouzskou sondu DEMETER jsme postavili I-V konvertor, pro družici Proba-2 pak celý experiment Duální Langmuirova sonda (DSLP), který dodnes provádí měření, pro mise Solar Orbiter a JUICE jsme v Česku navrhli a postavili elektrické zdroje pro dva z experimentů. Hlavním úspěchem je vytvoření standardního západoevropského vědeckého týmu, který se dovede podílet na stavbě experimentů a publikuje špičkové vědecké články.

V čem vám Amálčiny numerické modely pomáhají konkrétně?

Jsou to v zásadě dvě věci. Před vzletem sondy, na níž spolupracujeme, nám numerické modely umožňují připravit se na daný projekt, odhadnout očekávané hodnoty měřených veličin a navrhnout optimální dráhu sondy pro vlastní pozorování. Jakmile pak sonda dorazí na místo a začne provádět měření v kosmickém prostoru, numerické experimenty a modelování nám umožní sondou naměřená data lépe pochopit a interpretovat. Tím samozřejmě dosáhneme hlubšího pochopení jednotlivých jevů, které v kosmickém prostředí probíhají.

Jakou má Amálka budoucnost?

Každé dva až tři roky vyměníme její komponenty za modernější, čímž se zvýší její výkon. Nějaké velké rozšiřování Amálky však není možné. Museli bychom navýšit odběr elektrické energie a celá logistika by nám naši práci zkomplikovala. Plánujeme tedy udržování stávající kapacity Amálky s postupným obnovováním jejích komponent, aby její výpočetní výkon odpovídal současně dostupné technice a abychom mohli provádět numerické experimenty jakési „střední“ velikosti.

Pavel Trávníček je autorem či spoluautorem téměř stovky vědeckých publikací, na Ústavu fyziky atmosféry AV ČR je členem Skupiny numerických simulací heliosférického plazmatu.

Související články:

V Ondřejově mají největší dalekohled a spolupracují s NASA

Na titulním snímku robotická Amálka, symbolizující superpočítač

Připravil: Romana Ripperová pro Ústav fyziky atmosféry AV ČR ve spolupráci s Alicí Horáčkovou, Odbor mediální komunikace Kanceláře AV ČR
Foto: Ústav fyziky atmosféry AV ČR

Přečtěte si také

• Jak předpovědět blesk? Pomoci by mohl i model elektrizace oblačnosti
• Hydrochemik Martin Pivokonský zkoumá, jak zlepšit úpravu a čištění vody
• Skalní řícení: nebezpečí hrozí i turistům, pomáhají geologické výzkumy
• Rašeliniště nezadrží vodu tak dobře jako běžná půda v lese, zjistili hydrologové
• Česká stopa ve vesmíru: sonda JUICE odstartuje k ledovým měsícům Jupiteru
• Zemětřesení v Turecku: předpovědět místo a čas nelze, upozorňují seismologové
• Invaze trilobitích larev. V prvohorách byly klíčovou součástí potravního řetězce
• Okamžiky před erupcí: co mají společného islandská sopka a česká zemětřesení?
• Nevyzpytatelné počasí: budeme umět předpovědět extrémní události?
• Chátrající ruina – příležitost pro demoliční firmu, či pro investora?