Data Driven Computational Mechanics at EXascale Υπολογιστική Μηχανική Οδηγούμενη από Δεδομένα στην Εξακλίμακα

Δράση: Χρηματοδότηση έργων Ε&Κ στο πλαίσιο του Προγράμματος Ε&Κ της Κοινής Επιχείρησης για την Ευρωπαϊκή Υπολογιστική Υψηλών Επιδόσεων (European High Performance Computing Joint Undertaking – EuroHPC JU)

Το ευρωπαϊκό έργο DCoMEX στοχεύει  να εξελίξει σημαντικά τον τομέα της Υπολογιστικής Μηχανικής αναπτύσσοντας νέες αριθμητικές μεθόδους που ενισχύονται από την Τεχνητή Νοημοσύνη (ΑΙ), μαζί με ένα κλιμακούμενο πλαίσιο λογισμικού που επιτρέπει τον υπολογισμό σε εξακλίμακα (exascale). Η βασική καινοτομία του έργου είναι η ανάπτυξη του AI-Solve, μιας νέας κλιμακούμενης βιβλιοθήκης βελτιωμένων με AI αλγορίθμων επίλυσης αραιών γραμμικών αλγεβρικών συστημάτων μεγάλης κλίμακας, που αποτελεί τον πυρήνα της υπολογιστικής μηχανικής. Οι μέθοδοι του έργου συνδυάζουν την -με φυσικούς περιορισμούς- μηχανική μάθηση με αποτελεσματικές επαναληπτικές μεθόδους και ενσωματώνουν πειραματικά δεδομένα σε πολλαπλά επίπεδα πιστότητας προκειμένου να ποσοτικοποιηθούν οι αβεβαιότητες των μοντέλων.

Η αποτελεσματική ανάπτυξη των παραπάνω μεθόδων σε υπερυπολογιστές εξακλίμακας θα προσφέρει στους επιστήμονες και μηχανικούς, ένα εργαλείο με πρωτοφανείς δυνατότητες για προγνωστικές προσομοιώσεις μηχανικών συστημάτων σε εφαρμογές που κυμαίνονται από τη εμβιομηχανική έως τον κατασκευαστικό τομέα. Το DCoMEX εκμεταλλεύεται την υπολογιστική δύναμη των σύγχρονων αρχιτεκτονικών εξακλίμακας ώστε να παρέχει ένα στιβαρό και φιλικό προς το χρήστη πλαίσιο που μπορεί να υιοθετηθεί από πολλές εφαρμογές. Αυτό το πλαίσιο αποτελείται από την βιβλιοθήκη AI-Solve, ενσωματωμένη σε δύο συμπληρωματικές HPC βιβλιοθήκες υπολογιστικής μηχανικής. Η πρώτη είναι μία γενικής χρήσης πολυτομεακή υπολογιστική μηχανή και η δεύτερη μία Μπεϋζιανή πλατφόρμα ποσοτικοποίησης και βελτιστοποίησης αβεβαιότητας. Η στόχευση εστιάζεται στο να καταδειχτούν οι δυνατότητες του DCoMEX με λεπτομερείς προσομοιώσεις σε δύο μελέτες περιπτώσεων:

• βελτιστοποίηση της ανοσοθεραπείας ειδικά  προσαρμοσμένη στους ασθενείς με καρκίνο και
• σχεδιασμός προηγμένων σύνθετων υλικών και κατασκευών σε πολλαπλές κλίμακες.

Κεντρικό όραμα αποτελεί το εξής: το λογισμικό και οι μέθοδοι που αναπτύσσονται, μέσω της περαιτέρω εξειδίκευσής τους, να επιταχύνουν τις εξελίξεις σε κρίσιμους Ευρωπαϊκούς βιομηχανικούς τομείς όπως η ιατρική, οι υποδομές, τα υλικά, ο σχεδιασμός αυτοκινήτων και η αεροναυπηγική.

Στο πλαίσιο του έργου η ΕΔΥΤΕ Α.Ε. θα συμμετάσχει στη συνολική διαχείριση, με εξειδίκευση στις παρακάτω δραστηριότητες του έργου:

• διαχείριση σφαλμάτων και μέθοδοι εξοικονόμησης παραγωγής ενέργειας,
• αλγοριθμική εφαρμογή του AI-Solve και εκτιμήσεις για το exascale,
• αξιολόγηση απόδοσης και βελτίωση της αποτελεσματικότητας και της επεκτασιμότητας,
• αξιολόγηση ανοχής σφαλμάτων και ανθεκτικότητας σφαλμάτων,
• δραστηριότητες επικοινωνίας και διάχυσης δράσεων,
• συνέργειες με άλλα EuroHPC έργα

Το έργο υλοποιείται από 5 εταίρους: Εθνικό Μετσόβειο Πολυτεχνείο – ΕΜΠ (συντονιστής – Ελλάδα), Εθνικό Δίκτυο Υποδομών Τεχνολογίας και Έρευνας – ΕΔΥΤΕ Α.Ε. (Ελλάδα), Eidgenössische Technische Hochschule – ETH (Ελβετία), University of Cyprus – UCY (Κύπρος), Technische Universitaet Muenchen – TUM (Γερμανία)