Aplikacijske domene

Sodelovanje med disciplinami, skladi programske opreme in sistemske rešitve so se izkazale za zelo učinkovito navzkrižno-razvojno in interdisciplinarno delo, zlasti v povezavi z disciplinami IKT, strojnim učenjem, obdelavo podatkov, navzkrižno oprašitvijo podrobnega modeliranja, simulacijo Monte Carlo in analizo signalov, optimiziranim modeliranjem in modelom za strojno učenje, s posebnim poudarkom na introspektivnem strojnem učenju, v naboru pristopov fizike osnovnih delcev, računske kemije od kvantnih ravni do zlaganja proteinov ter kompleksnih analiz in modeliranja materije v tem kontekstu veliko obetajo.

Obstaja več področij in aplikacij, na katerih so slovenski strokovnjaki in strokovni raziskovalci razvili napredne pristope oziroma so celo vključeni v skupnosti razvijalcev. Na teh področjih so načrtovani ciljna podpora na visokem nivoju in celo vzajemni razvoj za obsežno uporabo infrastrukture s strani uporabniških skupnosti in projektov. Ta področja in aplikacije vključujejo naslednje:

Strojno učenje, vključno s postavitvijo aplikacij na osnovi vsebnikov in na osnovi optimiziranih vektorjev/GPU za domensko-specifične sisteme kot tudi splošna ogrodja (PyTorch, Theano, Caffe, Tensorflow) z optimizacijami za souporabo pospeševalnikov, medsebojno povezovanje in arhitekturne izzive RDMA ter nove postavitve.

Biomolekularne simulacije in simulacije materialov na osnovi molekularne dinamike v polju sil, s podporo NAMD, Gromacs, Amber in LAMMPS. Modeliranje reakcij encimov s tehnikami na osnovi pristopa empirične valence vezi ter kvantna kemija in modeliranje materialov ter simulacije s podporo za Gaussian, NWchem, ORCA in VASP ter ostale priljubljene pakete.

• Napredna podpora na visokem nivoju za Quantum ESPRESSO v raziskavi materialov, vključo s podporo za zelo vzporedne izvedbe in izvedbe, ki temeljijo na GPU. Prizadevanja v integraciji med strojnim učenjem, modeli ab-initio in Monte Carlo v progresivnih sistemih v fiziki osnovnih delcev, kvantni kemiji, znanosti o materialih in raziskavah o kompleksni materiji. V mehki materiji: obsežne simulacije Monte Carlo za polimere, analiza napak na tekočih kristalih. Medicinska fizika: hitra, morda on-line, analiza na osnovi GPU za medicinske vzorce z uporabo rešitev RTE medijev v plasteh.

• Neuravnotežena kvantna in statistična fizika: dinamične in statistične lastnosti večdelnih sistemov.

• Simulacije dinamike tekočin in analiza v fiziki reaktorjev in tehnologije: razvoj skalabilnih simulacij turbulentnega prenosa toplote zaradi visoke toplotne prevodnosti natrija in tekočih kovin ter posledičnih visokih toplotnih obremenitev in toplotnih nihanj, ki lahko prodrejo v sosednje strukture z nizko oslabitvijo; odprto kodne simulacije se implementirajo z uporabo elementov spektra za ugotavljanje hitrosti, temperature in drugih pasivnih skalarjev. Podpora za raziskave in simulacijo v teoriji prenosa delcev (nevtroni, protoni) z okolji Singularity in Docker za simulacije Monte Carlo za fiziko jedrskih reaktorjev, raziskovalno fiziko reaktorjev, jedrsko fuzijo, ocenjevanje jedrskih podatkov in fiziko plazme.

• Astrofizika, rudarjenje podatkov v velikih astrofizikalnih skupnih naborih podatkov, modeliranje sevanja iz astrofizikalnih struktur. Podpora za simulacija na osnovi CORSIKA in analiza zračnih prh z visokoenergetskimi delci kozmičnih žarkov. Podpora na visokem nivoju, skupni razvoj in priključevanje aplikacij za fiziko osnovnih delcev in astrofiziko, zlasti ATLAS v CERN-u, poizkus Belle2 v KEK-u, na japonskem, Pierre Auger v Argentini in CTA, znanje snemanja pridobljeno v Sloveniji, kjer so lokalne ekipe sodelovale v usklajevanju visokozmogljivega računalništva in shranjevanja na teh projektih kot tudi razvoj distribuirane računalniške programske opreme od leta 2003.

• Boinformatika (Megamerge, Metamos). Podpora na visokem nivoju, optimizacije skupnega razvoja in pretoka podatkov za človeško genomiko (trenutni poteki dela temeljijo na GATK, Picard) s številnimi aplikacijami v raziskavah o ljudeh, živalih in rastlinah kot tudi v medicini in medicinski diagnostiki.

• Dinamika in simulacija ognja (FDS), dinamika tekočin z OpenFOAM.

• Obdelava medicinskih slik in raziskovalna dela z analizo ter modeliranjem medicinskih slik v fiziki medicine.

• Obdelava satelitskih in astronomskih slik, obdelava GIS z uporabno sodobnih skalabilnih pristopov strojnega učenja. Osnovno vzporedno programiranje in programiranje za posredovanje sporočil z novimi arhitekturami in medsebojnimi povezavami, podpora za osnovne matematične in računske knjižnice, vključno z Octave, Sage, Scilab.