<![CDATA[
تاريخ NERSC وتطوره
تأسس NERSC في عام 1974 تحت اسم “مركز بيركلي للحوسبة” (Berkeley Computer Center)، كجزء من مختبر لورانس بيركلي الوطني. في البداية، كان المركز يدعم احتياجات الحوسبة لمختبر بيركلي فقط. مع مرور الوقت، توسعت الخدمات لتشمل باحثين من مختبرات أخرى تابعة لوزارة الطاقة، ثم إلى مجتمع علمي أوسع.
شهد NERSC تطورًا كبيرًا في قدراته الحاسوبية على مر السنين. تم تحديث أجهزة الكمبيوتر الفائقة بشكل دوري، مما أدى إلى زيادة هائلة في سرعة المعالجة وقدرة التخزين. كان الانتقال من أجهزة الكمبيوتر التقليدية إلى الحوسبة المتوازية أمرًا بالغ الأهمية، مما سمح للعلماء بمعالجة كميات هائلة من البيانات وإجراء عمليات محاكاة معقدة في وقت أقصر. شهد المركز العديد من التحديثات الهامة، بما في ذلك:
- نظام كراي إكس أم بي (Cray X-MP): واحد من أوائل الحواسيب الفائقة التي قدمها المركز، مما أحدث ثورة في قدرات الحوسبة في الثمانينيات.
- نظام كراي سي 90 (Cray C90): جهاز حاسوب فائق آخر، عزز قدرة المركز على معالجة العمليات العلمية المعقدة في التسعينيات.
- نظام إشبيلية (Seaborg): نظام حوسبة متوازي ضخم، دخل الخدمة في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، والذي سمح بإجراء عمليات محاكاة واسعة النطاق.
- نظام إديسون (Edison): حاسوب فائق يعتمد على بنية Cray XC30، والذي تم تشغيله في عام 2013، وزاد بشكل كبير من قدرات الحوسبة المتاحة للباحثين.
- نظام بيرلماتر (Perlmutter): أحدث الحواسيب الفائقة في NERSC، والتي تعتمد على بنية AMD EPYC ووحدات معالجة الرسومات NVIDIA A100، والتي دخلت الخدمة في عام 2021. يوفر Perlmutter أداءً حاسوبيًا غير مسبوق، مما يسمح للعلماء بإجراء عمليات محاكاة معقدة وتحليل كميات هائلة من البيانات.
أهداف NERSC
تهدف NERSC إلى تحقيق عدة أهداف رئيسية:
- دعم الاكتشافات العلمية: توفير موارد حاسوبية متطورة للعلماء لدعم بحوثهم في مختلف المجالات العلمية، وتمكينهم من معالجة البيانات الضخمة، وإجراء عمليات المحاكاة المعقدة، وتسريع عملية الاكتشافات.
- تعزيز التعاون العلمي: تسهيل التعاون بين الباحثين من مختلف المؤسسات والمجالات، مما يساهم في تبادل المعرفة وتسريع التقدم العلمي.
- دفع حدود الحوسبة: المساهمة في تطوير تقنيات الحوسبة المتقدمة، بما في ذلك الحوسبة المتوازية، والذكاء الاصطناعي، والحوسبة الكمومية، والبنى الحاسوبية الجديدة.
- توفير الوصول إلى موارد الحوسبة: ضمان وصول الباحثين من مختلف المؤسسات إلى موارد الحوسبة المتاحة، بغض النظر عن حجم أو موقع مؤسساتهم.
- تطوير القوى العاملة: توفير برامج تدريبية للعلماء والمهندسين لتطوير مهاراتهم في استخدام الحوسبة الفائقة وأحدث التقنيات.
مجالات البحوث التي يدعمها NERSC
يدعم NERSC مجموعة واسعة من مجالات البحوث العلمية، بما في ذلك:
- علوم المناخ: إجراء عمليات محاكاة معقدة لفهم التغيرات المناخية، والتنبؤ بها، وتقييم آثارها على البيئة والمجتمع.
- الفيزياء: دراسة الجسيمات دون الذرية، والفيزياء الفلكية، والكونيات، واكتشاف الظواهر الفيزيائية الجديدة.
- علم الأحياء: تحليل الجينوم، والبروتينات، وتصميم الأدوية، وفهم العمليات الحيوية المعقدة.
- علوم المواد: تصميم وتطوير مواد جديدة ذات خصائص فريدة، وتحسين أداء المواد الحالية.
- هندسة الطاقة: تطوير تقنيات طاقة نظيفة ومستدامة، وتحسين كفاءة الطاقة، وتقليل انبعاثات الكربون.
- الفيزياء النووية: دراسة سلوك النيوترونات والبروتونات، وتحسين فهمنا للمواد النووية.
- علم الفلك: محاكاة تكوين وتطور المجرات والنجوم، وتحليل بيانات التلسكوبات.
كيفية الوصول إلى موارد NERSC
يمكن للباحثين والعلماء في الولايات المتحدة الوصول إلى موارد NERSC من خلال عملية طلب تعتمد على الجدارة. يجب على الباحثين التقدم بطلب للحصول على وقت الحوسبة وتقديم مقترح بحثي يوضح الحاجة إلى موارد الحوسبة الفائقة. تتم مراجعة المقترحات من قبل خبراء في المجال، ويتم تخصيص الموارد على أساس الأولوية العلمية وجودة المقترح. يمكن للباحثين المهتمين بالتقدم بطلب للحصول على وقت الحوسبة زيارة موقع NERSC على الويب للحصول على معلومات حول عملية تقديم الطلبات.
هناك عدة طرق يمكن للباحثين من خلالها الوصول إلى موارد NERSC:
- برامج الإتاحة العامة: يمكن للعلماء التقدم بطلب للحصول على وقت الحوسبة من خلال برنامج الإتاحة العامة، والذي يخصص جزءًا من موارد NERSC لمشاريع البحث التي يتم مراجعتها بشكل تنافسي.
- المشاريع التعاونية: يدعم NERSC أيضًا المشاريع التعاونية التي تجمع بين باحثين من عدة مؤسسات.
- برامج الشراكة: لدى NERSC شراكات مع بعض المشاريع والبرامج البحثية، مثل مبادرة Exascale Computing Project (ECP)، لتوفير موارد حوسبة إضافية.
- البحوث المدعومة من وزارة الطاقة: يمكن للباحثين الذين يحصلون على منح من وزارة الطاقة الأمريكية الوصول إلى موارد NERSC لدعم أبحاثهم.
تقنيات الحوسبة المستخدمة في NERSC
يستخدم NERSC مجموعة متنوعة من تقنيات الحوسبة المتطورة لدعم البحوث العلمية. وتشمل هذه التقنيات:
- الحوسبة المتوازية: تستخدم الحوسبة المتوازية معالجات متعددة للعمل على مهمة واحدة في وقت واحد، مما يزيد من سرعة المعالجة بشكل كبير.
- تقنيات الشبكات: يوفر NERSC شبكات عالية السرعة لربط أجهزة الكمبيوتر الفائقة، مما يتيح للعلماء تبادل البيانات والتعاون بكفاءة.
- أنظمة التخزين: يمتلك NERSC أنظمة تخزين كبيرة لتخزين كميات هائلة من البيانات التي يتم إنشاؤها بواسطة عمليات المحاكاة والتحليل.
- البرمجيات والأدوات: يوفر NERSC مجموعة واسعة من البرامج والأدوات التي تساعد العلماء على تطوير برامجهم، وإدارة بياناتهم، وتحليل نتائجهم.
- الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي: يعمل NERSC على دمج تقنيات الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي في خدماته، مما يتيح للعلماء تحليل كميات كبيرة من البيانات واكتشاف الأنماط بشكل أكثر كفاءة.
التحديات المستقبلية لـ NERSC
يواجه NERSC عددًا من التحديات في المستقبل. وتشمل هذه التحديات:
- تلبية الطلب المتزايد: مع زيادة تعقيد المشاريع العلمية وتزايد حجم البيانات، يزداد الطلب على موارد الحوسبة الفائقة. يحتاج NERSC إلى الاستمرار في توسيع قدراته الحاسوبية لتلبية هذا الطلب.
- الحفاظ على التقدم التكنولوجي: تتطور تقنيات الحوسبة بسرعة. يحتاج NERSC إلى مواكبة هذه التطورات والاستثمار في أحدث التقنيات لضمان قدرته على دعم البحوث العلمية المتطورة.
- إدارة الطاقة: تعتبر أجهزة الكمبيوتر الفائقة كثيفة الاستهلاك للطاقة. يحتاج NERSC إلى إيجاد طرق لتقليل استهلاك الطاقة، مثل استخدام تقنيات تبريد أكثر كفاءة ومصادر طاقة متجددة.
- توفير التدريب والدعم: يجب على NERSC توفير التدريب والدعم اللازمين للعلماء والباحثين لتمكينهم من استخدام أحدث التقنيات والأدوات بفعالية.
أهمية NERSC للعلم والمجتمع
يلعب NERSC دورًا حيويًا في تعزيز التقدم العلمي والتكنولوجي. من خلال توفير موارد حاسوبية متطورة، يساعد NERSC العلماء على:
- فهم العالم من حولنا: إجراء عمليات محاكاة معقدة تساعد على فهم الظواهر الطبيعية المعقدة، مثل المناخ والفيزياء الفلكية.
- حل المشكلات العالمية: تطوير حلول للمشاكل العالمية، مثل تغير المناخ وأزمات الطاقة.
- دفع عجلة الابتكار: دعم الابتكار في مجالات مختلفة، مثل تصميم الأدوية وعلوم المواد.
- تحسين نوعية الحياة: المساهمة في تحسين نوعية الحياة من خلال تطوير تقنيات جديدة وحلول للمشاكل الاجتماعية.
يساهم NERSC أيضًا في تعزيز التنافسية الاقتصادية للولايات المتحدة من خلال دعم البحوث والتطوير في مجالات العلوم والتكنولوجيا. من خلال توفير الوصول إلى أحدث التقنيات الحاسوبية، يساعد NERSC على جذب أفضل المواهب العلمية والهندسية، وتعزيز الابتكار، وخلق فرص عمل جديدة.
نظام بيرلماتر (Perlmutter)
نظام بيرلماتر هو أحدث حاسوب فائق في NERSC، وقد دخل الخدمة في عام 2021. يعتمد Perlmutter على بنية AMD EPYC ووحدات معالجة الرسومات NVIDIA A100. إنه يوفر أداءً حاسوبيًا غير مسبوق، مما يسمح للعلماء بإجراء عمليات محاكاة معقدة وتحليل كميات هائلة من البيانات. يمثل Perlmutter قفزة كبيرة في قدرات NERSC، مما يتيح للباحثين استكشاف مجالات علمية جديدة وتحقيق اكتشافات رائدة.
بعض ميزات Perlmutter الرئيسية تشمل:
- وحدات معالجة الرسومات (GPUs): يحتوي Perlmutter على عدد كبير من وحدات معالجة الرسومات NVIDIA A100، والتي تم تصميمها لتسريع المهام الحسابية المكثفة، مثل عمليات المحاكاة والذكاء الاصطناعي.
- المعالجات المركزية (CPUs): بالإضافة إلى وحدات معالجة الرسومات، يمتلك Perlmutter عددًا كبيرًا من المعالجات المركزية AMD EPYC، والتي توفر قوة معالجة إضافية ومرونة.
- الذاكرة: يحتوي Perlmutter على كمية كبيرة من الذاكرة، مما يسمح للعلماء بمعالجة مجموعات بيانات كبيرة وإجراء عمليات حسابية معقدة.
- شبكة عالية السرعة: يمتلك Perlmutter شبكة عالية السرعة لربط المكونات المختلفة، مما يضمن سرعة نقل البيانات وكفاءة المعالجة.
التأثير المستقبلي لـ NERSC
من المتوقع أن يستمر NERSC في لعب دور حاسم في الاكتشافات العلمية والتكنولوجية في المستقبل. مع التطورات المستمرة في تقنيات الحوسبة، سيتمكن NERSC من توفير موارد أكثر قوة للعلماء، مما سيمكنهم من معالجة المشكلات العلمية الأكثر تعقيدًا. سيساهم NERSC في تحقيق تقدم كبير في مجالات مثل علوم المناخ، والطب، وهندسة الطاقة، وعلوم المواد، والفيزياء الفلكية. من خلال الاستثمار في التكنولوجيا المتطورة وتوفير الوصول إلى موارد الحوسبة المتطورة، سيظل NERSC في طليعة الاكتشافات العلمية لسنوات قادمة.
خاتمة
المركز الوطني لبحوث الطاقة والحوسبة العلمية (NERSC) هو منشأة حاسوب فائق الأداء رائدة تابعة لوزارة الطاقة الأمريكية. يوفر NERSC موارد حاسوبية متطورة للعلماء والباحثين في جميع أنحاء الولايات المتحدة، مما يدعم الاكتشافات العلمية في مجموعة واسعة من المجالات. من خلال الاستثمار في أحدث التقنيات، وتوفير الوصول إلى موارد الحوسبة المتطورة، وتعزيز التعاون العلمي، يساهم NERSC في تعزيز التقدم العلمي والتكنولوجي، وحل المشكلات العالمية، وتحسين نوعية الحياة. يعتبر نظام بيرلماتر، أحدث حاسوب فائق في NERSC، مثالًا على التزام المركز بتقديم أفضل موارد الحوسبة للعلماء. مع التطورات المستمرة في تقنيات الحوسبة، من المتوقع أن يستمر NERSC في لعب دور حاسم في الاكتشافات العلمية والتكنولوجية في المستقبل.