Háskóli Íslands, Raunvísindastofnun, Íslenskar Orkurannsóknir, Orkustofnun, Hafrannsóknastofnun, Reiknistofa í Veðurfræði og Veðurstofan hafa gert með sér samning um kaup og uppsetningu á ofurtölvu. Tölvuna á m.a. að nota við reikninga á eiginleikum efna, einkum í tengslum við notkun vetnis sem orkugjafa og rannsóknir á eiginleikum nanókerfa, svo og við reinkninga á stofnstærð fiskistofna, nýtingu jarðhitasvæða, og haf- og lofthjúps reikninga. RANNÍS hefur veitt styrk til verkefnisins og búið er að setja upp 130 HP tölvur við Háskóla Íslands. Seinni helmingurinn, 60 tvíörgjarfa HP vélar, verður settur upp í húsnæði Orkustofnunar innan skamms. Þessir tveir hlutar verða tengdir með GigaBit eþernet tengingu og keyrðir á sameiginlegu biðraðakerfi. Tölvurnar keyra á Linux stýrikerfi, sem er lang algengast í rannsóknaumhverfinu í dag. Tölvuklasar af þessari gerð eru almennt kallaðir ‘Beuwulf clusters’ og því hefur ofurtölvan fengið nafnið Bjólfur.
Þessi nýja tölvusamstæða gerir þátttakendum kleift að stunda þunga reikninga á Íslandi og að þjálfa framhaldsnema í þungum reikningum. Slíkar rannsóknir leika sífellt stærra hlutverk í rannsóknum á mörgum sviðum bæði raunvísinda og verkfræði. Bjólfur verður ein af 15 afkastamestu tölvum á Norðurlöndunum.
250 örgjörvar vinna saman
Ofurtölvan er í raun klasi sem mun samanstanda af 190 vélum. Þær 130 vélar sem þegar er búið að setja upp við Háskóla Íslands eru af gerðinni HP Compaq Ultra Slim. Þær eru með 2.8 Ghz Intel Pentium 4 örgjörva og hver vél er með 1GB vinnsluminni. Innan skamms verða síðan settar upp 60 vélar á Orkustofnun sem verða með tveimur 2.4 GHz Intel Pentium 4 Xeon örgjörvum. Bjólfur verður notaður við samhliða útreikninga þar sem margar vélar eru notaðar í einu. Móðurtölva sér um að deila álaginu niður á hinar ýmsu vélar. Í þungum reikningum hentar það vel að láta margar vélar vinna saman í klösum. Þá fær hver og ein vél í klasanum tiltekið verkefni og skilar síðan niðurstöðum sínum til móðurtölvunar. Þannig er hægt að dreifa tímafrekum verkefnum niður á margar vélar. Mögulegt er að láta allar vélarnar vinna saman í einum stórum klasa, en oftast verða nokkrir óháðir útreikingar gerðir samtímis.
Biðraðakerfi tryggir góða nýtingu
Sett hefur verið upp biðraðakerfi á tölvunni sem tryggir jafna og stöðuga vinnslu en þar með næst mesta hagræðið í samnotkun ofurtölvunnar. Átta rannsóknarhópar munu nota ofurtölvuna, fimm þeirra eru við Háskóla Íslands eða tengjast Háskóla Íslands. Ekki verður um almenna reikniþjónustu að ræða heldur einungis þjónustu fyrir tiltekna rannsóknahópa. Hér að neðan er stutt lýsing á þeim verkefnum sem þessir hópar eru að vinna að.
1. Fjölstofnalíkan fiskistofna
Á Hafrannsóknastofnun og Raunvísindastofnun Háskólans hefur á allmörgum undanförnum árum verið unnið að þróun fjölstofnalíkans til að lýsa þróun og samspili fiskistofnana innbyrðis og við umhverfi sitt. Þessi líkön eru orðin það stór að illmögulegt er að keyra þau nema með notkun margra tölva samtímis. Bjólfur opnar nýja möguleika á rannsóknum á þessu sviði.
2. Jarðhitarannsóknir
Íslenskar Orkurannsóknir nota mikið viðnámsmælingar í jarðhitarannsóknum, einkum við að kortleggja stærð og innviði háhitakerfa. Viðnámsmælingar hafa hingað til einkum verið túlkaðar með líkönum þar sem gert er ráð fyrir að jörðin undir mælistað sé lárétt lagskipt (einvíð líkön). Þrívíð líkön eru síðan búin til með því að raða saman einvíðum líkönum. Með tilkomu Bjólfs hefur opnast möguleiki á mun ýtarlegri þrívíðri túlkun mælinganna sem ætla má að geri kostnaðarsamar boranir mun markvissari. Við rannsóknir og ráðgjöf vegna vinnslu jarðhita eru, ennfremur, sett upp viðamikil eðlisfræðileg líkön af jarðhitakerfum og reiknað út hvernig þau bregðist við vinnslu. Með þessu móti má hámarka vinnsluna þannig að hún sé sjálfbær, þ.e. að forðinn nái að endurnýjast. Hér er um mjög umfangsmikla reikninga að ræða og tilkoma ofurtölva hefur valdið byltingu í þessari starfsemi.
3. Veður og veðurfarsfræði
Á Bjólfi verða framkvæmdir reikningar með lofthjúpslíkani í tengslum við rannsóknaverkefni sem lúta bæði að veðri og veðurfari. Veðurverkefnin lúta einkum að samspili landslags og veðurs á ýmsum stærðarkvörðum, allt frá áhrifum Grænlands á veðrakerfi yfir N-Atlantshafi niður í staðbundna vindstrengi við stök fjöll. Veðurfarsverkefnið beinist annars vegar að kortlagningu núverandi veðurfars og hins vegar að spá um staðbundið veðurfar miðað við líklega hnattrænar breytingar í framtíðinni.
4. Hafhringarásarlíkön
Verkefnið „Líkanareikningar á breytileika í hafi umhverfis Ísland”, er unnið í samstarfi við Hafrannsóknastofnun. Nýlega hefur svokallað MOM-4 líkan verið sett upp fyrir íslenskt hafsvæði. Þessi uppsetning gerir mögulegar kannanir á breytileika hafhringrásar umhverfis Ísland og verða niðurstöður bornar saman við gögn frá Hafrannsóknastofnun.
5. Nanókerfi
Rannsóknahópur Viðar Guðmundssonar við Eðlisfræðistofu Raunvísindastofnunar Háskólans vinnur að líkanagerð af nanókerfum til að rannsaka eiginleika slíkra kerfa. Viðar hefur þegar gert útreikninga á tímaháðum fyrirbærum í nanókerfum og ljóst er að þörf er á verulegri aukningu reikniafls til þess að geta ráðið við stór kerfi.
6. Notkun vetnis sem orkugjafa
Rannsóknarhópur Hannesar Jónssonar við Efnafræðistofu Raunvísindastofnunar Háskólans vinnur m.a. að útreikningum til að spá fyrir um það hvaða málmar og málmblendi hafi heppilega eiginleika til geymslu á vetni sem eldsneyti í bílum og bátum. Þetta eru þungir útreikningar sem notast ekki við mæliniðurstöður heldur byggjast eingöngu á vel skilgreindum nálgunum á grundvallarjöfnum eðlisfræðinnar. Með slíkum útreikningum er hægt að spá fyrir um eiginleika efna og þannig auðvelda leit að nýjum efnum og efnablöndum, svo og að hjálpa til við að útskýra mæliniðurstöður sem koma frá ýmsum öðrum rannsóknahópum.
7. Rafskautalíkön, bilanagreining og pípuhönnun
Magnús Þór Jónsson við Verkfræðideild HÍ er verkefnisstjóri að ýmsum verkefnum sem keyrð verða á Bjólfi. Eitt verkefnið nefnist „Tenging rafskautalíkans við ljósbogalíkan” og felur í sér líkanagerð til að bæta hönnun og rekstur rafskauta og ljósboga í járnblendiframleiðslu. Annað verkefni er á sviði hönnunar og bestunar með þróunaraðferðum og nefnist „Pípukerfi – leiðarval”. Hér er verið að þróa kerfi til að finna bestu leið safn- og aðveituæða í landslagi.
Rvík, Maí 2004