Universiteit Leiden Universiteit Leiden

Nederlands English

Intercontinentale supercomputer ontrafelt de structuur van het heelal

Een internationaal team van astrofysici en computerwetenschappers, onder leiding van prof. dr. Simon Portegies Zwart, is er voor het eerst in geslaagd een grootschalige berekening uit te voeren op twee gekoppelde supercomputers. Het onderzoeksteam gaat met de berekening, genaamd CosmoGrid, de vorming van grote structuren van donkere materie in het heelal in kaart brengen.

Visualisatie van donkere materie

CosmoGrid

Onder leiding van prof. dr. Simon Portegies Zwart (Sterrewacht Leiden) hebben de Nederlandse supercomputer Huygens en de Cray XT4 in Tokyo na een voorbereidingstijd van bijna een jaar de eerste 3644 van de in totaal 100.000 geplande rekenstappen met succes uitgevoerd. Het universum is binnen CosmoGrid ‘verdeeld’ over beide computers. Na iedere rekenstap moeten de beide supercomputers worden gesynchroniseerd. Dit gebeurt door ongeveer een ‘Encyclopedia Britannica’ aan data van Amsterdam naar Tokyo te sturen, en vice versa.

Om deze grote datastroom efficiënt te kunnen doorsturen zijn de supercomputers in Amsterdam en Tokyo verbonden door middel van een separaat supersnel optisch netwerk, dat het academisch rekencentrum SARA via elf tussenstations (o.a. New York, Chicago en Seattle) met Tokyo verbindt. Daarbij wordt onder meer de Amsterdamse NetherLight GLIF Open Lightpath Exchange (GOLE) van SURFnet gebruikt.

De piramides van Giza bij Caïro zijn zichtbaar als gewone materie, maar indien onze ogen gevoelig zouden zijn voor donkere materie zou de nachtelijke hemel er ongeveer uitzien als op deze afbeelding. De nachthemel boven de piramides is het resultaat van een eerste testberekening van CosmoGrid.

CosmoGrid modelleert de structuur van de donkere materie in het heelal met een recordaantal van zo’n 10 miljard deeltjes. Het grootste deel van het heelal bestaat uit donkere energie en donkere materie. Donkere materie is materie die wel zwaartekrachtsinvloed uitoefent, maar geen waarneembare straling uitzendt. Volgens een van de theorieën bestaat donkere materie uit zwak wisselwerkende massieve deeltjes, zogenaamde WIMP’s.

Projectleider Portegies Zwart noemt CosmoGrid een “doorbraak” in de manier van gedistribueerd rekenen. “Op dit moment zitten we op bijna 90 procent van de maximale rekenkracht van de twee computers”. Dr. ir. De Laat (Instituut voor Informatica, Universiteit van Amsterdam) verwacht dat optische netwerken met hun specifieke eigenschappen binnen afzienbare tijd veel meer van dergelijk grootschalig rekenwerk via een internationale samenwerking van supercomputers mogelijk zullen maken.

De totale berekening gaat ongeveer een jaar duren. Er is zo’n zes miljoen uur computertijd nodig. Aan het onderzoek doen wetenschappers mee uit Nederland, Japan, de VS, Schotland en Duitsland.

Supercomputers

De twee supercomputers zijn met elkaar verbonden via een primair en een secondair intercontinentaal lichtpad. Beide lichtpaden lopen over de bodem van de Atlantische Oceaan, via de VS, over de bodem van de Stille Oceaan naar Japan. Het lichtpad gaat via 11 tussenstations en passeert netwerken van GLIF Open Lightpath Exchanges NetherLight in Amsterdam, de StarLight GOLE TransLight/StarLight link in Chicago, Pacific Northwest Gigapop in Seattle en T-Lex in Tokyo.