Yüksek başarımlı hesaplama sistemleri ve yapılan çalışmalar 1141602085 - ŞERİFE HARMAN

Yüksek Başarımlı Hesaplama (YBH) Nedir?  Yüksek başarımlı hesaplama (YBH) en genel tanımıyla hesaplanması zor olan bilimsel, mühendislik problemlerinin çözümünde süper bilgisayarların veya bilgisayar kümelerinin kullanılmasıdır.

Yüksek başarımlı hesaplama ile farklı alanlarda karşılaşılan uygulamaların, problemlerin modellemesi, simülasyonu ve analizi daha hızlı, daha doğru sonuçlar ile yapılır. Problemin çok büyük olması, daha büyük disk alanlarına (terabayt mertebesinde) ve büyük boyutlu bellek alanlarına olan gereksinimi artırır. Diğer taraftan algoritmaların karmaşık olması, veri boyutlarının çok büyük olması, veri erişiminin yavaş olması programların yavaş çalışmasına sebep olur. Tüm bu etkenler bilgisayar kullanıcılarını kişisel bilgisayarlar yerine yüksek başarımlı hesaplama sistemlerini tercih etmeye yönlendirir. Yüksek başarımlı hesaplama sistemlerinde işler çoğu zaman paralel olarak çalıştırılır. Yani bir iş eşzamanlı olarak birden çok makinada çalışır. 

Örnek Belli bir şiddetteki depremin İstanbul’a etkisini ölçmek için simülasyon yapmak istediğimizi düşünelim. Depremin İstanbul’a etkisini tam anlamıyla görmek için İstanbul’daki her mahallenin tek tek incelenmesi ve her bir mahalle için büyük miktarlarda hesaplama yapılması gerekecektir. Bu hesaplamaların tek bir bilgisayarla yapılması haftalar hatta aylar alacaktır. Her bir mahalle için gerekli hesaplamaların ayrı işlemcilerde eş zamanlı yapılması ise toplam simülasyon süresini azaltacaktır. Öte yandan herhangi bir yerde meydana gelen sarsıntı, komşu bölgeleri de etkileyeceğinden ölçüm esnasında bu etkinin ne olduğu da değerlendirmeye katılmalıdır. Bu sebeple eş zamanlı hesaplama yapan bilgisayarlar arasında yoğun haberleşme olması gerekmektedir.

YBH, bu örnekteki gibi karmaşık işlemlerin koordineli bir şekilde yapılabilmesi için gerekli donanım aygıtlarının ve bu donanım aygıtlarının birlikte çalışmasını sağlayacak özel yazılım bileşenlerinin oluşturduğu bir sistemdir.

KULLANIM ALANLARI  Kullanıcılarına önemli ölçüde zaman ve enerji tasarrufu sağlayan YBH, günümüzde pek çok farklı çalışmada kullanılmaktadır. Hava tahminlerinden savunma sanayiine, ekonomik öngörülerden ilaç geliştirme çalışmalarına kadar birçok farklı alanda araştırma yapılabilmesine imkân tanımaktadır. 

Yüksek başarımlı hesaplama ile ileri modelleme ve simülasyon yapabilme yeteneği geliştiren ve sanayiye yönelik bilgi üreten başlıca disiplinlerden bazıları: Yapısal analiz Katı madde mekaniği Isı ve kütle transferi Termal analiz Nanoteknoloji Kimya Akustik Hesaplamalı akışkanlar mekaniği/dinamiği İlaç, biyoenformatik, nöroenformatik Biyomekanik Finans (risk analizleri) 

ÖNEMİ  Günlük hayatımızı büyük ölçüde kolaylaştıran, sunulan hizmetlerin hızlı ve kaliteli olmasını sağlayan YBH’ın önemi tüm dünyada giderek artmaktadır. YBH’nin ülkemizdeki Ar-Ge faaliyetlerinde ve bilimsel çalışmalarda kullanılması bilim dünyasının gelişimine pozitif yönde katkı sunacak ve Türkiye’nin rekabet gücünü arttıracaktır. 

Ulusal Yüksek Başarımlı Hesaplama Merkezi(UYBHM), YBH konusunda farkındalığın arttırılmasını, gelişen teknolojilerin Türk bilim dünyasıyla buluşturulmasını ilke edinmiş olup, bu konuda en etkin şekilde hizmet vermeyi amaçlamaktadır.

Ülkemizde Yüksek Başarımlı Hesaplama Çalışmaları İTÜ ULUSAL YÜKSEK BAŞARIMLI HESAPLAMA MERKEZİ Türkiye’de hesaplamalı bilim ve mühendislik alanlarında farkındalık yaratmak, bilimsel araştırma ve AR-GE faaliyetlerinde yeterli hesaplama altyapısı sağlamak için kurulmuştur. Proje 2004 yılında DPT(Devlet Planlama Teşkilatı) desteği ile başlatılmıştır.

Merkezin 3 temel kullanıcı grubu olması hedeflenmiştir: 1 Türkiye üniversitelerinde ve kamu araştırma birimlerinde yürütülen bilimsel araştırma ve uygulama projeleri; 2 Ülkemizdeki kamu ve özel sektör kuruluşlarının AR-GE birimlerinde yürütülen projeler; 3 Uluslararası işbirliği kapsamında yürütülen araştırma-uygulama projeleri. İTÜ UYBHM (Ulusal Yüksek Başarımlı Hesaplama Merkezi)‘ nin de katkısı ile TÜBİTAK ULAKBİM bünyesinde TR-GRID adlı bir süper bilgisayar girişimi daha başlatmıştır. 

TR-Grid ULUSAL GRID OLUŞUMU ULAKBİM Yüksek Başarımlı ve Grid Hesaplama Merkezi, tüm ülkedeki araştırma gruplarına hesaplama ortamı sağlamayı amaçlayan ulusal bir merkezdir.

TR-Grid Ulusal Grid Oluşumunun Amaçları  Yüksek başarımlı ve grid hesaplama altyapısını (TR-Grid) kurmak, işletmek ve geliştirmek  Yüksek başarımlı ve grid hesaplama alanında çalışma yapan bağımsız araştırma gruplarının faaliyetlerini yönlendirmek ve koordine etmek.  Sürdürülebilir bir TR-Grid altyapısı için ulusal ve uluslararası projelere TR- Grid Ulusal Grid Oluşumu yoluyla katılmak.  Yüksel seviyede bilimsel ve sosyal etkiye sahip grid ve yüksek başarımlı hesaplama uygulamalarının geliştirilmesini desteklemek.  Yüksek başarımlı ve grid hesaplama alanında farkındalığın artırılması ve ülke çapında kullanıcı topluluğunun genişletilmesi için toplantı ve eğitimler düzenlemek.

UYBHM KULLANILARAK YAPILAN BAZI ÇALIŞMALAR-1 İnsan damar ağlarında kan akışının modellenmesi : 13 insanın damar ağında gerçek kan akış simülasyonu Parçacıklar(RBC), kan akışı ve damar ağı etkinlikleri Türkiye için iklim değişikliği senaryoları : Türkiye’nin bugünü ve yarınında iklim değişikliğinin rolünü araştırmak, İklim değişikliği çerçeve sözleşmesi için Ulusal Bildirime katkıda bulunma Yetim Proteinlerde İkincil Yapı Öngörüsü için Yerel Olmayan İlişkilerin Modellenmesi : 5 milyon proteinin verilerinde oluşan NR isimli veri tabanı sisteme yüklenmiş ve 5 farklı organizmanın benzerlikleri ölçülmüştür. Deprem simülasyonu 

UYBHM KULLANILARAK YAPILAN BAZI ÇALIŞMALAR-2 Paralel bilgi getirimi ve erişimi Yüzey yeniden yapılandırması Biyolojik sistemler Akışkanlar dinamiği uygulamaları Veri madenciliği Doğrudan hacim görüntüleme Hesaplamalı elektromanyetik Uçak ve gemi tasarımları Bankalarda risk ve maliyet analizleri 

KAYNAKLAR http://www.uhem.itu.edu.tr/index.php/2015/12/04/yuksek-basarimli- hesaplama/ http://slideplayer.com/slide/10447011/