Moderní vědu a výzkum si lze sotva představit bez masivního využití prostředků výpočetní techniky. Geofyzikální problémy řešené na počítači mají obvykle alespoň jeden z následujících atributů obtížnosti: úlohu je nutno řešit v mnoha iteracích nebo je nezbytné ji řešit na velkém souboru dat. I když zaznamenáváme neustálý rozvoj počítačových technologií, které umožňují zpracovávat stále obtížnější úlohy, existují zadání, na něž osobní počítače nestačí.
Zájemci o výkonné počítání z ústavů AV ČR mají více komfortních příležitostí, kde své výpočty uskutečnit. Bezprostřední možností je např. výpočetní server LUNA, který provozuje FZÚ AV ČR. Výzkumní pracovníci z GFÚ AV ČR počítali a dosud počítají své úlohy právě zde. V roce 2007 jsme proto podali žádost o investiční podporu na zakoupení výpočetního serveru ve finanční výši dvou milionů korun. AV ČR náš projekt v konkurzu kladně přijala a v r. 2008 jsme začali s jeho realizací. AV ČR financovala rozhodující část ve výši 1,5 mil. korun, GFÚ se podílel zbytkovým půl milionem korun. Celková cena projektu se ovšem zvýšila, neboť bylo navíc nezbytné zajistit odpovídající technické zázemí pro počítač.
Výpočetní cluster NEMO je seskupením volně vázaných počítačů, které navenek mohou pracovat jako jeden počítač.
Nový server se jmenuje NEMO. Je sice pravda, že se pomyslně hlásí k pozitivnímu odkazu svého literárního jmenovce z románu Julese Vernea, ale NEMO je též akronymem činnosti, ke které je server předurčen – Numerical Earth Modelling – k numerickému modelování procesů v Zemi. Hardware i software dodala firma Sprinx, a. s., která byla vybrána na základě poptávkového řízení a na doporučení ÚFA AV ČR, kde provozují největší počítačový cluster AMÁLKA od téže firmy. Naše současná konfigurace je tvořena 128 procesory, sdílenou pamětí RAM 256 GB a diskovým polem s kapacitou 4 TB (systém bude v budoucnu samozřejmě snadno rozšiřitelný).
Dne 26. června 2008 uspořádal GFÚ slavnostní výstavu výtvarných děl s tematikou grafické práce na počítači. Do programu byla zařazena i ukázka syntetické hudby produkované s použitím počítače. Při této příležitosti bylo též oficiálně deklarováno uvedení serveru NEMO do rutinního provozu.
Pro server NEMO jsme v tento okamžik připravili řešení čtyř následujících problémů:
1. Modelování magnetohydrodynamických procesů v zemském jádru, simulující generaci a dynamiku geomagnetického pole. Jedná se o numerické řešení složité soustavy diferenciálních rovnic. Abychom mohli podchytit časové variace geomagnetického pole včetně jeho inverzí, je nezbytné spočítat mnoho časových hladin příslušných fyzikálních polí.
2. Statistické vyhodnocení záznamů seismického šumu ze stanic rozmístěných na území ČR. V této úloze jde o aplikaci nové metody zpracování náhodných seismických polí. Jádrem metody je kroskorelace seismických záznamů, tedy jednoduchý matematický úkon, který je ovšem nutno aplikovat na co největší množství dat. S použitím NEMA se proces výrazně urychlí a bude možné vyzkoušet i různé varianty algoritmu. Výsledkem bude strukturní model kůry Českého masivu určený nezávisle na předchozích metodách.
3. Třírozměrná inverze gravitačního pole. K dispozici máme hustou síť gravimetrických dat reprezentující Bougerovy anomálie v síti cca 1 x 1 km pro celou ČR. Inverze těchto dat na hustotní model kůry není po formální stránce složitý matematický problém; otázkou zůstává velikost úlohy. V principu jde o řešení enormně velké soustavy podurčených lineárních rovnic, kdy se pracuje s maticemi řádu 105. Na žádném v současnosti dostupném PC nelze takovou úlohu řešit. Očekávaným výsledkem je hustotní model kůry v Českém masivu.
4. Magnetotelurická inverze. Jde o inverzi magnetotelurických dat na vodivostní strukturu v regionu Českého masivu. Hloubkový dosah metody je ovšem větší a zahrnuje i zemský plášť. Příslušný matematický aparát představuje podurčený systém nelineárních rovnic.
Do budoucna se bude charakter řešených problémů bezpochyby vyvíjet. NEMOVI přejeme stálé zdraví a odolnost proti virům, budoucím řešitelům pohodlnou práci a uspokojení z pěkných výsledků.
BOHUSLAV RŮŽEK,
Geofyzikální ústav AV ČR, v. v. i.
English
