ناسا در کنفرانس ابررایانه‌ها پیشرفت‌های جدید در مأموریت آرتمیس، پیش‌بینی آب‌وهوا و کاوش خورشید را امکان‌پذیر کردند
ناسا در نمایشگاه خود در کنفرانس بین‌المللی پردازش‌های سطح بالا، شبکه‌سازی، ذخیره‌سازی و تحلیل پروژه‌های متعددی را به نمایش گذاشت که نشان می‌دهد ابررایانه‌ها چگونه درک ما از جهان – از زمین تا دور‌ترین نقاط کیهان – را گسترش داده‌اند. دکتر نیکولا فاکس، معاون مدیر بخش مأموریت‌های علمی ناسا، در سخنرانی چشم‌انداز ناسا برای علوم و اکتشافات پرتأثیر راهکار‌های استفاده از ابررایانه‌ها برای اکتشاف کیهان را تشریح کرد.
همانند‌سازی محیط پرتاب مأموریت آرتمیس
پژوهشگران مرکز ایمز ناسا برای اطمینان از ایمنی پرتاب فضانوردان در پرواز آزمایشی آرتمیس، اولین مأموریت سرنشین موشک SLS و فضاپیما اوریون که برای سال ۲۰۲۵ برنامه‌ریزی شده، از ابررایانه‌ها استفاده می‌کنند. آن‌ها با نرم‌افزار‌های و، تعامل‌های پیچیده بین خروجی موتور موشک و سیستم مهار صدای مبتنی بر آب را که در پرتاب آرتمیس به کار رفته بود، همانند‌سازی کردند. نتایج نشان داد سیستم مهار صدا امواج شوک را به طور موثری کاهش می‌دهد، اما گاز‌های خروجی می‌توانند مسیر آب را منحرف کرده و شوک را به می‌زان قابل‌توجه‌ی افزایش دهند. این همانند‌سازی‌ها روی ابررایانه آیتکن در مرکز محاسبات پیشرفته ناسا اجرا شده و نزدیک به ۴۰۰ ترابایت داده تولید کرده که به مهندسان هوافضا در مرکز فضایی کندی در فلوریدا ارائه شده تا برای بازطراحی منحرف‌کننده شعله و پرتابگر متحرک مورد استفاده قرار گیرند.
<figcaption class="wp-element-caption"قیاس طراحی‌های هواپیما: سمت چپ هندسه اولیه و سمت راست شکل بهینه‌شده را مشخص می کند.بهینه‌سازی طراحی هواپیما برای کاهش مصرف سوخت
مهندسان و پژوهشگران مرکز ایمز در کالیفرنیا با بهره‌گیری از نرم‌افزار‌های محاسباتی مدل‌سازی پرتاب، صعود و آیرودینامیک توسعه‌یافته در ناسا، صدها همانند‌سازی را برای بررسی امکانات طراحی هواپیما‌های حاضر و مدل‌های مفهومی آینده اجرا کرده‌اند. هدف کاهش مقاومت هوا با اصلاح شکل بال‌ها، بدنه‌ها و سایر اجزای ساختاری است. نتایج نشان می‌دهد می‌توان در طراحی جاری هواپیما‌های تجاری، مقاومت هوا را تا ۴ درصد کاهش داد که به معنی صرفه‌جویی قابل‌توجه در مصرف سوخت، کاهش انتشار آلاینده‌ها و کاهش صدا در محوطه فرودگاه‌هاست.
<figcaption class="wp-element-caption"قیاس مسیر طوفان آیدا: داده‌های MERRA-۲ (سمت چپ) در برابر پیش‌بینی مدل Prithvi WxC ناسا و IBM (سمت راست)، هر دو از ساعت ۰۰ به زمان جهانی در ۲۷ آگوست ۲۰۲۱ اغاز شده‌اند.استفاده از هوش مصنوعی در پیش‌بینی آب‌وهوا
ناسا با همکاری IBM مدلی پایه‌ای به نام آب‌وهوا – اقلیم پریتوی را به صورت متن‌باز و در دسترس عموم توسعه داده است. این مدل با ۲ می‌لیارد و ۳۰۰ می‌لیون پارام‌تر، با بهره‌گیری از ۱۶۰ متغیر از پایگاه داده ناسا روی پردازشگر‌های گرافیکی انویدیا در مرکز محاسبات پیشرفته ناسا پیش‌آموزش دیده است. پریتوی می‌تواند پدیده‌های متنوع آب‌وهوایی و اقلیمی نظیر مسیر طوفان‌های گرمسیری را با وضوح بالا مدل‌سازی کند و کاربرد‌هایی در پیش‌بینی موثر آب‌وهوا، پیش‌بینی اقلیم و نمایش فرا‌یند‌های فیزیکی همانند امواج گرانشی دارد.
<figcaption class="wp-element-caption"همانند‌سازی سه‌بعدی مغناطیس سپهر تپ‌اختر با منفعت گیری از ابررایانه Aitken ناسا و داده‌های تلسکوپ فضایی فرمی. فلش قرمز میدان مغناطیسی، خطوط آبی ذرات پرانرژی (پرتوهای گامای زرد) و خطوط سبز ذرات نوری را نشان خواهند داد که توسط فرمی شناسایی خواهد شد.همانند‌سازی‌ها راز‌های ستاره‌های نوترونی را فاش می‌کنند
پژوهشگران مرکز پرواز فضایی گادرد ناسا با ترکیب مشاهده، همانند‌سازی و هوش مصنوعی، شرایط درون ستاره‌های نوترونی – متراکم‌ترین اجرام جهان هستی که هسته‌های مرده ستارگان منفجرشده‌اند – را بررسی می‌کنند. همانند‌سازی‌های پیشرفته روی ابررایانه‌های مرکز محاسبات پیشرفته ناسا، مشاهدات تلسکوپ فضایی پرتو گاما فرمی و رصدخانه NICER را توضیح می‌دهند. با ابزار‌های هوش مصنوعی همانند شبکه‌های عصبی عمیق، دانشمندان می‌توانند جرم، شعاع، ساختار میدان مغناطیسی و سایر ویژگی‌های این ستاره‌ها را استنتاج کنند. نتایج این پژوهش‌ها نه تنها تحقیقات مشابه درباره سیاه‌چاله‌ها را هدایت می‌کند، بلکه در شکل‌دهی مأموریت‌های علمی و فضایی آینده نقش اساسی دارد.
<figcaption class="wp-element-caption"همانند‌سازی سه‌بعدی جریان‌های لایه‌های بالایی خورشید: رنگ قرمز نشان‌دهنده نیرومندترین حرکات است. این جریان‌های آشفته میدان‌های مغناطیسی، امواج صوتی، موج‌های شوک و فوران‌ها را تشکیل می‌کنند.مدل‌سازی فعالیت‌های خورشید با ابررایانه‌ها
فعالیت‌های خورشیدی نظیر شاره‌های خورشیدی و پرتاب جرم از تاج خورشیدی، محیط فضایی را تحت تأثیر قرار داده و باعث اختلال در آب‌وهوای فضایی می‌شوند که می‌تواند بر الک‌ترونیک ماهواره‌ها، ارتباطات رادیویی، سیگنال‌های GPS و شبکه‌های برق روی زمین اثر بگذارد. دانشمندان مرکز ایمز با پشتیبانی ابررایانه‌ها، مدل‌های سه‌بعدی بسیار واقعی ساخته‌اند که برای اولین بار امکان بررسی فیزیک پلاسمای خورشیدی در مقیاس‌های بسیار کوچک تا بسیار بزرگ را فراهم کرده و به تفسیر مشاهدات فضاپیما‌های نظیر رصدخانه دینامیک خورشیدی (SDO) کمک می‌کنند. با کد ناسا روی ابررایانه‌ها، درک ما از منشأ جت‌ها و توفان‌های خورشیدی – فوران پلاسما‌های بسیار داغ و باردار در جو خورشید – بهبود یافته است.
<figcaption class="wp-element-caption"نقشه جهانی نشان‌دهنده الگوهای باد و حرکت دی‌اکسید کربن از ژانویه تا مارس ۲۰۲۰. مدل DYAMOND منبع های انتشار کردن دی‌اکسید کربن و گسترش آن‌ها در قاره‌ها و اقیانوس‌ها را مشخص می کند.تجسم علمی داده‌های ناسا را قابل‌فهم می‌کند
همانند‌سازی‌ها و مشاهدات ناسا می‌توانند چندین پتابایت داده تولید کنند که درک اولیه آن‌ها دشوار است. استودیوی تجسم علمی (SVS) در مرکز گادرد ناسا، با همکاری نزدیک دانشمندان، این داده‌ها را به تجسم‌های سینمایی با وضوح بالا تبدیل می‌کند. زیرساخت اصلی برای این تولیدات شامل ابررایانه در مرکز همانند‌سازی اقلیم ناسا در گادرد است که می‌زبان انواع همانند‌سازی‌ها بوده و امکان تحلیل داده‌ها و تفسیر تصاویر را فراهم می‌کند.
