Hvordan australske supercomputere knuste tallene for at guide vores bushbrand og pandemiske reaktion

Da 2020 begyndte, Australien var chokeret over de værste skovbrande nogensinde. Seks måneder senere overvinder vi den coronavirus-pandemi, der skyller over kloden.

Dette år, måske mere end nogensinde før, beslutningstagere, beredskabstjenester, sundhedsudbydere og truede samfund har haft brug for hurtige, pålidelig information til at forstå, hvad der sker. Og derudover, de har haft brug for kraftig modellering for at få en fornemmelse af, hvad der endnu venter.

Det er her, supercomputere kommer ind i billedet. Australiens højtydende forskningscomputerinfrastruktur ledes af to centre:National Computational Infrastructure (NCI Australia) i Canberra og Pawsey Supercomputing Center i Perth.

NCI Australia er hjemsted for Gadi, den mest kraftfulde supercomputer på den sydlige halvkugle, som kan gøre på en time, hvad der ville tage din gennemsnitlige stationære pc omkring 35 år til at køre fladt ud. Pawsey-centret er vært for Nimbus-skyen, som er specielt designet til dataintensivt forskningsarbejde inden for banebrydende områder som rumvidenskab.

Begge centre opererer døgnet rundt alle dage året rundt. Selv uden krise, de behandler uanede mængder af data for at levere analyser og prognoser til beslutningstagere i hele landet. For at tage et eksempel, NCIs rutinearbejde for Digital Earth Australia hjælper med at identificere jord- og kysterosion, vækst af afgrøder, vandkvalitet og ændringer i byer og regioner.

Supercomputing bag kulisserne

Af deres natur, højtydende forskningscomputere fungerer for det meste bag kulisserne. De giver infrastruktur, der er mindre synlig, men ikke mindre vigtig end et skib eller et teleskop, og ekspertisen til at hjælpe forskere med at bruge det.

Når australske regeringsorganer skal træffe beslutninger for at reagere på en krise som bushbrandene eller COVID-19, de trækker på årtiers australsk og international forskning understøttet af højtydende computer- og datainfrastruktur.

Sidste sommer, satellitbilleder chokerede verden med detaljerede og underligt smukke udsigter af hvirvler af bushfire-røg på størrelse med globale vejrmønstre. Vores Kiwi-kolleger vågnede til apokalyptiske himmelstrøg, tippet på forhånd af australske og NZ-samarbejder med Japans Himawari-8 og -9 vejrsatellitmission.

Forskningssatellitter som European Sentinel-3 med et bredere globalt udsyn fortsatte med at spore fanen, mens den kredsede om planeten. NCI Australia er vært for en regional datahub til støtte for Europas Copernicus jordobservationsprogram.

Datadrevne modeller, der kører på supercomputere, kan give tidligere og mere præcis advarsel om brandstorme, oversvømmelser, haglbyger, cykloner og andre ekstremer. Bedre advarsler giver nødtjenester afgørende timer, der redder liv og ejendom.

Begge nationale faciliteter bidrager med ressourcer til at støtte forskere i Australien i kampen mod COVID-19.

Med Gadi-supercomputeren, NCI leverer, hvad der svarer til mere end 4, 500 års computertid til støtte for tre forskningsgrupper. Pawsey giver adgang til mere end 1, 100 desktops værd af computerkraft på den nyligt implementerede Nimbus-sky for forskere på tværs af fem projekter.

National infrastruktur arbejder i stor skala

Den australske regerings National Collaborative Research Infrastructure Strategy (NCRIS) har investeret 70 millioner USD i hvert center til opgraderinger for at sikre, at faciliteterne kan følge med australsk forskning på tværs af alle videnskabelige domæner. NCIs Gadi-supercomputer er omkring ni gange stærkere end sin forgænger, mens den første fase af Pawseys opgradering allerede har leveret ti gange mere cloud storage og femdoblet netværkskapaciteten.

Pålidelig, samarbejdsfaciliteter som NCI og Pawsey er afgørende for at udvikle og forbedre uhyre komplekse globale og lokale modeller og forudsigelsessystemer, der bruges af nationale og statslige regeringer.

NCI- og Pawsey-systemerne understøtter meget mere end klima- og vejrdata og pandemimodellering. Andre projekter understøtter gensekventering, befolkningskortlægning, modellering af transmission og indeslutning, og globale økonomiske forudsigelser.

Vægt, samarbejde og hurtighed

Det er vigtigt at opskalere vores forskningsdatabehandlingskapacitet for at imødekomme udfordringerne med stadigt voksende mængder af forskningsdata. Samarbejde gør det muligt at få adgang til den bedste ekspertise. Hastighed er afgørende for at imødekomme de presserende krav fra beslutningstagere.

Supercomputere forbundet til massive datasystemer og understøttet af ekspertpersonale kan give afgørende indsigt i stor skala, hurtigt nok til at hjælpe vores agenturer med at identificere og reagere på kriser. Hurtigere behandling betyder også, at forskere kan identificere og modellere tendenser, der ellers ville gå ubemærket hen, men som kræver tidlig indsats.

Overladning af den relevante videnskab kan levere reel økonomisk, miljø- og folkesundhedsresultater. Behovet for informeret kriseberedskab ser ikke ud til at forsvinde med det første.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.