SI2-SSI: Community Software for Extreme-Scale Computing in Earthquake System Science

SI2-SSI:地震系统科学中超大规模计算的社区软件

基本信息

  • 批准号:
    1450451
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 220万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2015-09-01 至 2019-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The Software Environment for Integrated Seismic Modeling (SEISM) Project of the Southern California Earthquake Center (SCEC) will develop advanced earthquake simulation software capable of using high-performance computing to produce new information about earthquakes and the hazards they present. SCEC's SEISM project is developing an integrated, sustainable community software framework for earthquake system science to serve diverse communities of earthquake scientists and engineers, computer scientists, and at-risk stakeholders. The SEISM project is a collaboration among several diverse user communities with shared interests in reducing seismic risk and enhancing seismic resilience. SCEC SEISM researchers are addressing scientific problems that limit the accuracy and scale in current numerical representations of earthquake processes. SEISM computational improvements in seismic hazard calculations will benefit earthquake system science worldwide. The SCEC SEISM project will educate a diverse STEM workforce from the undergraduate to early-career level, and it will cross-train scientists and engineers in a challenging high-performance environment. As one application of SEISM, the researchers will develop new simulations for the Great California ShakeOut, which is engaging millions of people in earthquake preparedness exercises.Earthquake simulations at the spatiotemporal scales required for probabilistic seismic hazard analysis present some of the toughest computational challenges in geoscience, requiring extreme-scale computing. The Southern California Earthquake Center is creating a Software Environment for Integrated Seismic Modeling (SEISM) that will provide the extreme-scale simulation capability needed to transform probabilistic seismic hazard analysis into a physics-based science. This project will advance SEISM through a user-driven research and development agenda that will push validated SEISM capabilities to higher seismic frequencies and towards extreme-scale computing. It will develop an integrated, sustainable community software framework for earthquake system science to serve diverse communities of earthquake scientists and engineers, computer scientists and at-risk stakeholders. A new SEISM-T framework will support both in-situ and post-hoc data processing to make efficient use of available heterogeneous architectures. The main goal of the project is to increase the 4D outer-scale/inner-scale ratio of simulations at constant time-to-solution by two orders of magnitude above current capabilities. The software development plan will use an agile process of test-driven development, continuous software integration, automated acceptance test suites for each application, frequent software releases, and attention to user feedback. The researchers will take advantage of the SCEC Implementation Interface to develop a dialog among user communities regarding the application of SEISM to the reduction of seismic risk and enhancement of seismic resilience. This research will address fundamental scientific problems that limit the accuracy and scale range in current numerical representations of earthquake processes, which will benefit earthquake system science worldwide. This project will educate a diverse STEM workforce from the undergraduate to early-career level, and it will cross-train scientists and engineers in a challenging high-performance environment. As one application of SEISM, the project team will develop new simulations for the Great California ShakeOut, which is engaging millions of people in earthquake preparedness exercises.
南加州地震中心 (SCEC) 的综合地震模拟 (SEISM) 项目软件环境将开发先进的地震模拟软件,该软件能够使用高性能计算来生成有关地震及其带来的危害的新信息。 SCEC 的 SEISM 项目正在为地震系统科学开发一个集成的、可持续的社区软件框架,为地震科学家和工程师、计算机科学家和高危利益相关者等不同社区提供服务。 SEISM 项目是多个不同用户社区之间的合作,这些用户社区在降低地震风险和增强抗震能力方面有着共同的利益。 SCEC SEISM 研究人员正在解决限制当前地震过程数值表示的准确性和规模的科学问题。 SEISM 地震灾害计算方面的计算改进将有利于全世界的地震系统科学。 SCEC SEISM 项目将教育从本科生到早期职业水平的多元化 STEM 劳动力,并将在具有挑战性的高性能环境中对科学家和工程师进行交叉培训。作为SEISM的应用之一,研究人员将为加州大地震开发新的模拟,该地震正在吸引数百万人参与地震防备演习。概率地震危险性分析所需的时空尺度的地震模拟提出了地球科学中一些最艰巨的计算挑战,需要超大规模的计算。南加州地震中心正在创建集成地震建模 (SEISM) 软件环境,该环境将提供将概率地震灾害分析转变为基于物理的科学所需的极端规模模拟功能。该项目将通过用户驱动的研究和开发议程推进 SEISM,将经过验证的 SEISM 功能推向更高的地震频率和极端规模计算。它将为地震系统科学开发一个综合的、可持续的社区软件框架,为地震科学家和工程师、计算机科学家和高危利益相关者等不同社区提供服务。新的SEISM-T框架将支持现场和事后数据处理,以有效利用可用的异构架构。该项目的主要目标是在恒定的求解时间下将模拟的 4D 外尺度/内尺度比提高到比当前能力高两个数量级。软件开发计划将采用测试驱动开发、持续软件集成、每个应用程序的自动验收测试套件、频繁的软件发布以及对用户反馈的关注的敏捷流程。研究人员将利用 SCEC 实施接口,在用户社区之间就 SEISM 应用以降低地震风险和增强抗震能力开展对话。这项研究将解决限制当前地震过程数值表示的准确性和尺度范围的基本科学问题,这将有利于全世界的地震系统科学。该项目将培养从本科生到职业早期阶段的多元化 STEM 劳动力,并将在充满挑战的高性能环境中对科学家和工程师进行交叉培训。作为 SEISM 的应用之一,项目团队将为加州大地震开发新的模拟,该地震正在吸引数百万人参加地震防备演习。

项目成果

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