Resultados de campo de fase producidos utilizando el módulo de campo de fase MOOSE. Crédito:Permann et al.
En décadas recientes, Los avances tecnológicos han abierto nuevas e interesantes posibilidades para la investigación en una variedad de campos, incluida la física. Sin embargo, La creación de simulaciones sofisticadas para representar o abordar problemas de multifísica utilizando recursos informáticos puede seguir siendo un gran desafío.
Los problemas de multifísica unen temas de diferentes subcampos de la física, que se basan típicamente en diferentes construcciones teóricas y conocimientos. Por lo tanto, La creación de una simulación multifísica a menudo requiere una variedad de herramientas de simulación desarrolladas por investigadores expertos en diferentes subcampos de la física.
La combinación de estas herramientas puede resultar desafiante y requerir mucho tiempo. Además, las simulaciones multifísicas resultantes serán inevitablemente más propensas a errores, ya que necesitarán incorporar elementos creados usando plataformas completamente diferentes.
Consciente de estos desafíos, investigadores del Laboratorio Nacional de Idaho y la Universidad de Texas en Austin desarrollaron una nueva plataforma diseñada para facilitar la producción de simulaciones multifísicas, denominado entorno de simulación multifísica orientada a objetos (MOOSE). ALCE, presentado en un artículo publicado previamente en arXiv, proporciona una infraestructura de complementos que simplifica enormemente las definiciones o construcciones físicas, propiedades del material y posprocesamiento.
Simulación de crecimiento de cristales dendríticos creada con MOOSE. Crédito:Xia et al.
"MOOSE surgió porque queríamos aplicar nuestra experiencia en arquitectura de software para crear un poderoso herramienta fácil de usar para investigadores y científicos computacionales, "Cody J. Permann, uno de los investigadores que realizó el estudio, dijo a TechXplore. "Sentimos que existía la oportunidad de dar el siguiente paso lógico, sobre la base del trabajo de muchos otros investigadores muy respetados responsables del desarrollo de potentes solucionadores paralelos (PETSc) y una biblioteca flexible de elementos finitos (libMesh) ".
MOOSE es una arquitectura conectable de alto nivel que permite a los ingenieros y científicos aprovechar el poder de las grandes supercomputadoras cuando intentan resolver problemas complejos del mundo real. incluso si tienen poco o ningún conocimiento de las técnicas de programación paralela. Desde su lanzamiento en 2014, ha crecido constantemente en popularidad, y ahora es utilizado por varios equipos de investigación en todo el mundo.
"Si bien hay otros paquetes de código abierto que tienen objetivos similares, MOOSE contiene varias capacidades únicas que lo convierten en un marco atractivo para resolver muchos tipos de problemas, "Explicó Permann." MOOSE empodera a los desarrolladores al brindarles una aplicación C ++ real que pueden personalizar para las necesidades individuales ".
Entre otras cosas, la plataforma única desarrollada por Permann y sus colegas permite a los investigadores crear simulaciones acopladas uniendo múltiples aplicaciones físicas. También contiene un conjunto de módulos de física construidos y mantenidos por la comunidad que se pueden usar como bloques de construcción para producir simulaciones multifísicas altamente complejas.
Simulación de descomposición de Spinodal 3D creada con MOOSE. Crédito:Gaston et al.
"MOOSE se ha aprovechado para crear una amplia gama de simulaciones que van desde simulaciones microscópicas de combustible dentro de un reactor nuclear hasta simulaciones ambientales a gran escala que estudian los impactos de las operaciones mineras, "Dijo Permann.
MOOSE ya ha sido utilizado por equipos de investigación que realizan estudios que investigan una variedad de temas, incluida la física nuclear, ciencia geotermal, eventos sísmicos, Flujo de fluidos y procesos de fabricación. La plataforma se puede ampliar para producir simulaciones de alta fidelidad en grandes supercomputadoras, sin embargo, los estudiantes graduados también pueden usarlo simplemente para crear simulaciones de calidad que resuman los resultados del estudio en sus computadoras portátiles. Como MOOSE es gratuito y se puede acceder a él en una variedad de computadoras, en última instancia, permite a los investigadores con diferentes niveles de experiencia y en diferentes instituciones producir resultados con calidad de publicación en menos tiempo y con presupuestos más reducidos.
"Tenemos varias mejoras planificadas para mejorar la eficiencia en paralelo y reducir el uso de la memoria. Estamos desarrollando varios módulos de física nuevos, junto con mejoras en los módulos existentes, ", Dijo Permann." MOOSE es ampliamente utilizado por investigadores de varias universidades, y alentamos a los investigadores a contribuir con capacidades generales al marco para que toda la comunidad de modelado y simulación se beneficie ".
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