Razendsnelle weermodellen op de nieuwe Tier-1 supercomputer

De Tier1-supercomputer, die luistert naar de naam Sofia en die door de Vrije Universiteit Brussel (VUB) voor de komende zes jaar wordt beheerd in het Nexus Datacenter in Zellik, zal wetenschappers van een hele resem disciplines helpen bij hun wetenschappelijk onderzoek. In een tijd van klimaatverandering gebruiken klimaatwetenschappers supercomputers met hun enorme rekenkracht om hun modellen te ontwerpen, te testen en op alle mogelijke klimaatscenario’s los te laten.

“De tier-1 supercomputer is een zegen voor het onderzoek in weer en klimaat”, zegt VUB-professor en klimaatwetenschapper Lesley De Cruz:. “In het verleden gebruikte ik de vorige generaties van Vlaamse supercomputers al om klimaatsimulaties te uit te voeren op hoge resolutie, om te kunnen "inzoomen" op een bepaalde regio en zo een meer nauwkeurige inschatting te krijgen van lokale fenomenen zoals toename in hittegolven en extreme neerslag.”

“Sinds enkele jaren komt ons onderzoek in een stroomversnelling door artificiële intelligentie (AI)”, zegt De Cruz. “Je hoort vaak dat AI slecht is voor het klimaat, maar dat gaat over het ondoordacht gebruik van large language models (LLMs). In de meteorologie levert AI juist een besparing op, door complexe en energieverslindende berekeningen te vervangen door gespecialiseerde, snelle AI-modellen. Die modellen moeten eerst getraind worden, en daarvoor hebben we krachtige GPU's nodig, zoals die van de nieuwe Tier-1 supercomputer.”

GPU’s (Graphics Processing Units) zijn gespecialiseerde processors die in supercomputers worden gebruikt om enorme aantallen berekeningen tegelijk uit te voeren. Dankzij hun parallelle architectuur zijn ze bijzonder geschikt voor toepassingen zoals kunstmatige intelligentie, simulaties en data-analyse. In moderne supercomputers werken GPU’s meestal samen met CPU’s: de CPU organiseert de taken, terwijl de GPU de zware rekenlast voor zijn rekening neemt. Door hun hoge rekenkracht per watt en een goed ontwikkeld software-ecosysteem vormen GPU’s een essentieel onderdeel van de huidige generatie supercomputers, vooral voor AI-toepassingen.

“We kijken we er met het team naar uit om ons volgende supersnelle voorspellingsmodel voor lokale klimaatextremen (hitte en neerslag) te trainen op de nieuwe supercomputer”, aldus De Cruz. “Het AI-neerslagmodel leert op basis van radar- en satellietbeelden uit het verleden, hoe regen in de komende uren zal versterken of juist afnemen. Het leert op dezelfde manier als andere AI-tools zoals DALL-E (DALL-E is een AI-model dat op basis van tekstbeschrijvingen originele afbeeldingen genereert, FSt), met een zogenaamd diffusiemodel. Maar in plaats van foto's van kittens, genereert het de meest waarschijnlijke toekomstscenario's voor regen in de komende uren. Zo'n model geeft crisismanagers de kans om bijvoorbeeld nog snel te evacueren wanneer er een waterbom dreigt, zoals in de zomer van 2021 in de Vesdervallei.”

Supercomputer Sofia zal worden ingezet door onderzoekers aan alle Vlaamse universiteiten en hogescholen, kennisinstellingen en bedrijven en maakt deel uit van het Vlaams Supercomputer Centrum (VSC). Met haar duurzaam ontwerp en indrukwekkende rekenkracht betekent de installatie een stevige nieuwe stap vooruit voor onderzoek en innovatie in Vlaanderen en een mijlpaal in het Vlaamse landschap van AI en HPC (High Performance Computing) computersystemen.

Sofia werd gefinancierd door het Fonds Wetenschappelijk Onderzoek - Vlaanderen (FWO) dat dankzij de Vlaamse overheid € 8,6 miljoen investeerde in de aankoop van de nieuwe Vlaamse supercomputer.