Společnost Oracle Portugal se zúčastnila cvičení Army Technological Experimentation (ARTEX) 2024, které předvedlo schopnost infrastruktury AI infrastruktury Oracle Cloud Infrastructure (OCI) zlepšit simulační experimenty poškození výbuchem. Tyto simulace mohou hrát klíčovou roli při podpoře vývoje plánů vojenské a civilní obrany pro několik operačních scénářů. Toto každoroční cvičení organizované portugalskou armádou si klade za cíl posílit napojení armády na vědecké a technologické partnery v obranném sektoru a zároveň posílit národní obrannou ekonomiku. Akce se zúčastnilo více než 20 subjektů, včetně podniků obranného sektoru a akademických institucí.
Oracle se spojil s Infinite Foundry, přírodovědeckou a technologickou fakultou NOVA a portugalskou armádou, aby předvedli simulace poškození výbuchem a rozptylu plynu. Tyto simulace využívaly infrastrukturu AI, instance GPU Compute a vysoce výkonné úložiště. Nasazené řešení zahrnovalo služby OCI, jako je vyrovnávání zátěže sítě, výpočetní, souborové, blokové a objektové úložiště, funkce, události a obraz výpočetní instance GPU Oracle Cloud Marketplace.
Simulace výbušného poškození
Pozemní síly vojenské a civilní policie potřebují akční plány na ochranu obyvatelstva v městských terénních oblastech, pokud dojde k výbuchům nebo rozptýlení toxických plynů. Čím vyšší je přesnost modelu simulace události při předpovídání účinků na okolní budovy, tím efektivnější je reakce terénních týmů při minimalizaci obětí a záchraně životů. Infrastruktura OCI AI umožnila zrychlení těchto simulačních rutin a poskytla zásadní informace osobám s rozhodovací pravomocí odpovědným za přípravu zmírňujících opatření pro katastrofické scénáře.
Simulace probíhaly paralelně pomocí softwaru blastFoam na instancích OCPU i GPU Compute. Pro grafické vykreslování náš tým použil open source vizualizační jádro ParaView. Simulační úlohy běžely na operačních systémech Linux a grafické vykreslování bylo prováděno na Microsoft Windows. Obrázek 1 ukazuje řešení nakonfigurované v OCI.
Obrázek 1: Schéma ARTEX24 proof of concept řešení.
Provedli simulaci šíření poškození z výbuchu na virtuálních strojích Ubuntu Linux (VM) využívajících OCPU. Spouští se paralelně napříč několika instancemi Compute, počínaje 30 jádry (odpovídajícími místnímu hardwaru fakulty) a až 480 jádry.
Experiment měl tyto tři hlavní cíle:
- Ověřte, zda byl nárůst výkonu lineární s růstem kapacity.
- Ověřte, zda by simulace mohla běžet paralelně na několika instancích Compute namísto jedné s několika stovkami jader.
- Zkraťte dobu simulací na méně než půl dne.
Provedli simulace rozptylu nebezpečných plynů v městských oblastech na virtuálních počítačích Oracle Linux pomocí GPU. Tyto úlohy také běžely paralelně ve dvou instancích Compute. Všechny instance Compute používaly vysoce výkonné blokové úložiště.
Výsledky simulace výbuchu byly slibné. Klíčem k dosažení cílů experimentu byly jedinečné vlastnosti OCI flexibilní výpočetní infrastruktury a klastrové sítě RDMA. Simulace výbuchu, které dříve trvaly pět dní na místní hardwarové jednotce třetí strany s 30 jádry, byly dokončeny za přibližně 7,5 hodiny na OCI se 480 jádry. Výsledky ukázaly, že zrychlení je lineární a výpočetní účinnost (míra účinnosti počítačového systému pro provedení daného výpočtu nebo algoritmu využití zdrojů a času) se blíží jedné. Lineární škálovatelnost byla možná paralelizací simulace na několika strojích s využitím vysoce výkonné sítě OCI.
Obrázek 2: Bodové grafy zrychlení a výpočetní efektivity modelu budovy na rostoucím počtu procesních jader.
Obrázek 3 ukazuje grafické znázornění simulace výbuchu detonace v blízkosti městské budovy.
Obrázek 3: 3D simulace výbuchu v blízkosti budovy. Výsledky jsou zobrazeny pro pět různých okamžiků 35sekundového simulačního běhu.
V simulacích plynové disperze využití GPU zkrátilo dobu běhu o faktor 13 ve srovnání s využitím CPU.
Obrázek 4: Sloupcový graf porovnávající průměrné časy CPU a GPU pro dvě skupiny s různým počtem uzlů simulace.
Během posledních týdnů předváděcího pilotního projektu opatřili holou kovovou instanci GPU nové generace, aby otestovali výkon simulací rozptylu plynu pomocí modelů mřížky terénu s různými rozlišeními. Tyto modely odpovídají především geometricky rafinovanému numerickému modelu s konečnými prvky. V praxi jde o výpočetní síť pro prostorovou diskretizaci.
Výsledky ukázaly, že doba trvání simulací pro modely mřížky s vysokým rozlišením těží z využití výpočetní instance nové generace GPU. S numerickými modely 106 uzlů a více jsme pozorovali zkrácení více než poloviny času potřebného k provedení simulace.
Obrázek 5: Porovnání výsledků průměrného času pro použití GPU VM a GPU nové generace Bare Metal pro simulace rozptylu plynu.
Závěr
Infrastruktura OCI AI umožňuje zákazníkům provozovat náročné simulační úlohy pomocí nejmodernějších služeb, včetně nejnovější technologie GPU a škálovat jak vertikálně, tak horizontálně přidáním dalších výpočetních uzlů. Pro portugalskou armádu výsledky zahrnují zkrácení doby simulace, rychlejší výsledky a zrychlené rozhodovací procesy v kritických úkolech. Portugalská armáda touží prozkoumat více infrastruktury OCI AI, včetně výpočetních instancí GPU nové generace.
Zdroj: Oracle
