Ett team av forskare från Earthquake Research Institute, Institutionen för byggnadsteknik och informationsteknologicentrum vid University of Tokyo, och RIKEN Center for Computational Science och RIKEN Center for Advanced Intelligence Project i Japan var finalister till det eftertraktade Gordon Bell-priset för enastående prestationer inom högpresterande datoranvändning. Tsuyoshi Ichimura tillsammans med Kohei Fujita, Takuma Yamaguchi, Kengo Nakajima, Muneo Hori och Lalith Maddegedara prisades för sin simulering av jordbävningsfysik i komplexa stadsmiljöer.

Jordbävningar är ett stort problem på många platser runt om i världen, inklusive, berömt, Japan. De kan vara förödande och Ichimuras team använder kodningsförmåga med kraften hos superdatorer för att skapa modeller för katastrofbekämpning och reaktion.

Realistiska jordbävningssimuleringar är svåra på grund av omfattande fysiska fenomen som verkar i olika skalor. Detta komplexa problem ledde till att teamet tog fram nya strategier som involverar artificiell intelligens (AI) för att modellera jordbävningar i stadskärnor med en hög grad av noggrannhet.

"Inom området datavetenskap finns det ett stort gap mellan AI och fysikbaserade simuleringar, ", sa Ichimura. "Vi kände att det fanns utrymme att förbättra prestandan för vår simulering genom att överbrygga detta gap. Och den känslan visade sig vara sann."

Deras tillvägagångssätt med blandade metoder använde AI och olika grader av matematisk precision för att skapa en helt ny kod för simuleringen – med oöverträffad effektivitet. Denna nya kod uppnådde en nästan fyrfaldig ökning i hastighet jämfört med lagets tidigare inkarnation.

Traditionellt, Fysiska simuleringar kräver stor numerisk noggrannhet för att få resultat som stämmer väl överens med den observerade verkligheten. För att uppnå denna precision krävs mycket datortid, som drar mycket ström. Det som gör denna nya metod unik är hur AI-komponenten i systemet lär sig var precision är mest användbar och var den kan reduceras utan att offra den övergripande noggrannheten, så simuleringen kan köras på kortare tid än om den saknade AI.

Teamets kod kördes på den toppmoderna superdatorn Summit vid Oak Ridge National Laboratory i USA. Forskarna gjorde denna kod anpassningsbar för andra användningsområden och skalbar för användning på olika datorsystem som K-datorn på RIKEN och Piz Smak på Swiss National Supercomputing Centre.

"Vår kod är en helt ny typ av problemlösare, som är en gräns på detta område, " avslutar Ichimura. "Vi förväntar oss att den här nya koden kommer att hitta sin väg in i en ny generation av fysiska simulatorer. Vi hoppas att detta hjälper människor att bättre förstå, förutsäga och förbereda sig för jordbävningar."