NASA debiutuje z Atheną: Superkomputer nowej generacji dla eksploracji kosmosu i nauk o klimacie

NASA przedstawia superkomputer Athena: nową generację obliczeń dla eksploracji kosmosu i nauk o klimacie

NASA oficjalnie ogłosiła wdrożenie swojego najnowszego i najpotężniejszego zasobu obliczeniowego – superkomputera Athena. System ten, znajdujący się w Modułowym Centrum Superkomputerowym (Modular Supercomputing Facility) w Ames Research Center w kalifornijskiej Dolinie Krzemowej, stanowi znaczący krok naprzód dla projektu High-End Computing Capability (HECC). Zaprojektowana z myślą o rosnących wymaganiach nowoczesnej inżynierii lotniczej i nauk planetarnych, ta zaawansowana maszyna jest już gotowa do wspierania nowej generacji misji, które wymagają bezprecedensowej mocy obliczeniowej do nawigowania w złożonych realiach eksploracji głębokiego kosmosu oraz analizy klimatu ziemskiego.

Wprowadzenie Atheny następuje w kluczowym dla NASA momencie, gdy agencja wkracza w głąb ery programu Artemis i rozszerza swoją koncentrację na precyzyjnych badaniach Ziemi. Nowoczesne badania w tych dziedzinach generują ogromne ilości danych, które przekraczają możliwości tradycyjnych architektur komputerowych. Zapewniając solidny fundament cyfrowy, Athena gwarantuje naukowcom i inżynierom narzędzia niezbędne do modelowania złożonych zjawisk fizycznych – od turbulentnej aerodynamiki lotów naddźwiękowych po skomplikowane zmienne towarzyszące wejściu w atmosferę, zniżaniu i lądowaniu na Marsie – z większą precyzją niż kiedykolwiek wcześniej.

Specyfikacja techniczna i wydajność operacyjna

Athena to nie tylko następca z nazwy, ale istotna modernizacja architektury sprzętowej i filozofii operacyjnej. Oferując szczytową wydajność ponad 20 petaflopsów, system jest w stanie wykonać biliardy operacji na sekundę. Wynik ten stawia go na czele floty komputerowej agencji, przewyższając parametry wydajnościowe jego poprzedników, systemów Aitken i Pleiades. Podczas początkowej fazy testów beta i późniejszego wdrożenia w styczniu 2026 roku, Athena wykazała doskonałą zdolność do obsługi zadań o wysokiej przepustowości przy jednoczesnym zachowaniu znacznie niższego śladu energetycznego.

Wydajność operacyjna była głównym celem projektowym zespołu HECC. Wykorzystując modułową infrastrukturę w Ames Research Center, NASA zoptymalizowała systemy chłodzenia i zasilania wymagane do pracy maszyny o takiej skali. Takie podejście nie tylko obniża koszty eksploatacyjne superkomputerów agencji, ale także wpisuje się w szersze inicjatywy federalne na rzecz zrównoważonych i ekologicznych rozwiązań IT. Modułowy charakter placówki pozwala na bardziej elastyczne cykle wymiany sprzętu, zapewniając NASA możliwość integracji nowych technologii bez konieczności tradycyjnej, energochłonnej rozbudowy centrów danych.

Modelowanie klimatu i nauki o Ziemi

Poza parametrami technicznymi, Athena ma stać się fundamentem portfolio nauk o Ziemi NASA. Jednym z jej głównych zastosowań jest ułatwianie symulacji wzorców pogodowych w wysokiej rozdzielczości oraz długoterminowych trendów klimatycznych. Ponieważ klimat Ziemi staje się coraz bardziej niestabilny, kluczowe znaczenie ma modelowanie prognostyczne, które uwzględnia lokalne zjawiska pogodowe wraz z globalnymi cyklami węglowymi. Ogromna przepustowość Atheny pozwala badaczom na uruchamianie modeli „ansamblowych” – jednoczesne przetwarzanie setek wariantów scenariusza klimatycznego – aby lepiej zrozumieć prawdopodobieństwo wystąpienia ekstremalnych zjawisk pogodowych.

Symulacje te mają żywotne znaczenie dla strategii reagowania na katastrofy i łagodzenia ich skutków. Analizując ogromne zbiory danych z satelitów obserwujących Ziemię, Athena pomaga naukowcom identyfikować subtelne zmiany temperatury oceanów, grubości pokrywy lodowej i składu atmosferycznego. Zdolność do przetwarzania tych strumieni danych w czasie rzeczywistym lub zbliżonym do rzeczywistego dostarcza decydentom wysokiej jakości dowodów niezbędnych do stawienia czoła wyzwaniom środowiskowym. Ta moc obliczeniowa przekształca surowe dane satelitarne w przydatne informacje, wypełniając lukę między obserwacją a globalną reakcją.

Postępy w eksploracji kosmosu i aeronautyce

W sferze eksploracji kosmosu rola Atheny jest nierozerwalnie związana z sukcesem misji Artemis. Projektowanie trajektorii lotów na Księżyc i Marsa wymaga symulacji milionów zmiennych, w tym przyciągania grawitacyjnego, promieniowania słonecznego i zużycia paliwa. Athena zapewnia możliwości w zakresie obliczeniowej mechaniki płynów (CFD), niezbędne do udoskonalenia projektu rakiety Space Launch System (SLS) i statku kosmicznego Orion. Symulacje te pozwalają inżynierom testować „cyfrowe bliźniaki” swojego sprzętu w różnych środowiskach lotu, identyfikując potencjalne punkty awarii, zanim jeszcze zostanie wykuty pierwszy element konstrukcji.

Co więcej, Athena jest wykorzystywana do mapowania terenu Marsa z niespotykaną dotąd szczegółowością. Korzystając z danych z sondy Mars Reconnaissance Orbiter i innych zrobotyzowanych eksploratorów, superkomputer może generować trójwymiarowe mapy o wysokiej rozdzielczości, które są niezbędne do wyboru bezpiecznych miejsc lądowania dla przyszłych misji załogowych. W dziedzinie aeronautyki Athena wspiera rozwój komercyjnych samolotów nowej generacji. Naukowcy wykorzystują system do modelowania nowych konstrukcji skrzydeł i układów napędowych, które obiecują uczynić lotnictwo bardziej wydajnym i przyjaznym dla środowiska, wzmacniając rolę NASA w rozwoju „zielonych” technologii lotniczych.

Krajobraz superkomputerów NASA

Nazwa Athena, wybrana w ogólnoagencyjnym konkursie w 2025 roku, odzwierciedla jej miejsce w hierarchii NASA. Jako grecka bogini mądrości i przyrodnia siostra Artemis, imię to podkreśla rolę systemu jako intelektualnego kręgosłupa programu eksploracji Księżyca. W ramach portfolio HECC, Athena działa jako część hybrydowej strategii zarządzanej przez Biuro Głównego Specjalisty ds. Danych Naukowych (Office of the Chief Science Data Officer). Strategia ta łączy lokalne superkomputery z komercyjnymi platformami chmurowymi, pozwalając badaczom wybierać najbardziej efektywne środowisko dla ich specyficznych potrzeb.

„Eksploracja zawsze pchała NASA do granic możliwości obliczeniowych” – powiedział Kevin Murphy, główny specjalista ds. danych naukowych i lider portfolio HECC w agencji. Integrując Athenę z szerszym ekosystemem narzędzi obliczeniowych, NASA zapewnia elastyczność swoich zasobów. Podczas gdy platformy chmurowe doskonale sprawdzają się w dystrybucji danych i niektórych typach analiz, systemy wysokowydajne, takie jak Athena, pozostają niezastąpione w najbardziej obciążających symulacjach fizycznych na dużą skalę, wymagających komunikacji o niskich opóźnieniach między tysiącami rdzeni procesorów.

Perspektywy na przyszłość: AI i rola danych w odkryciach

W miarę jak NASA patrzy w przyszłość, integracja sztucznej inteligencji (AI) i uczenia maszynowego (ML) z superkomputerami staje się tematem centralnym. Athena została specjalnie zaprojektowana do trenowania wielkoskalowych modeli bazowych AI. Modele te mogą przeszukiwać archiwalne dane z dziesięcioleci misji, takich jak Kosmiczny Teleskop Hubble'a czy Parker Solar Probe, aby odkrywać anomalie i wzorce, które mogły zostać przeoczone przez ludzkich badaczy. Ta synergia między AI a obliczeniami o wysokiej wydajności stanowi nową granicę w metodzie naukowej, gdzie maszyna pomaga nadawać priorytety najbardziej obiecującym ścieżkom odkryć.

Dziedzictwo projektu High-End Computing Capability jest definiowane przez jego zdolność do ewoluowania wraz z misjami, które wspiera. Wraz z uruchomieniem Atheny, agencja kładzie fundamenty cyfrowe pod nadchodzące dekady odkryć. W miarę jak misje będą zapuszczać się coraz dalej w głąb Układu Słonecznego, a nasze zrozumienie systemów ziemskich stanie się bardziej szczegółowe, zapotrzebowanie na moc obliczeniową będzie tylko rosło. Athena stanowi świadectwo zaangażowania NASA w przesuwanie granic ludzkiej wiedzy dzięki potędze zaawansowanej technologii, zapewniając, że każdy kolejny „wielki skok” będzie wsparty przez najbardziej wyrafinowaną naukę o danych.