FLYING WHALES Menjalankan CFD di AWS untuk Meluncurkan Kapal Udara Angkutan Kargo Ramah Lingkungan dengan Cepat

FLYING WHALES adalah perusahaan rintisan Prancis yang sedang mengembangkan kapal udara kargo dengan muatan 60 ton untuk pasar kargo muatan berat dan ukuran besar. Proyek ini lahir dari ambisi Prancis untuk menyediakan transportasi yang efisien dan ramah lingkungan untuk mengumpulkan kayu di daerah terpencil. “Kami memiliki salah satu kawasan hutan terbesar di Eropa, tetapi kawasan ini berada di pegunungan yang sangat sulit diakses,” kata Guillaume Martinat, lead aerodynamics engineer untuk FLYING WHALES. “Inilah sebabnya kita perlu membuat kapal udara yang dapat memuat dan menurunkan kargo tanpa mendarat, dalam kondisi penerbangan melayang.”

Untuk mendesain kapal udaranya, FLYING WHALES menjalankan Dinamika Fluida Komputasi (CFD) yang kompleks, sebuah alat untuk mensimulasikan aliran fluida apa pun secara numerik, dan simulasi analisis struktur, yang memerlukan kapasitas komputasi dalam jumlah besar. Perusahaan tidak dapat melakukan pengujian fisik karena kapal udara terlalu besar, dan pengujian akan terbukti terlalu mahal dan memerlukan waktu terlalu lama. Sebaliknya, para rekayasawan membutuhkan data untuk mengukur kapal udara dan menentukan beban kerja untuk setiap fase penerbangan. CFD memberi para rekayasawan data yang sangat dibutuhkan ini tanpa harus memproduksi komponen apa pun, memungkinkan proses desain yang jauh lebih cepat. Namun, setiap komputasi memerlukan sekitar 600 inti, dan dibutuhkan sekitar 400 komputasi untuk menghasilkan satu model, yang memerlukan sumber daya komputasi yang signifikan.

Awalnya, perusahaan mengandalkan klaster komputasi performa tinggi (HPC) internal untuk melakukan analisis CFD. Namun, klaster hanya memiliki 200 inti, dan perusahaan tidak memiliki skalabilitas atau fleksibilitas yang diperlukan untuk mendukung beban kerja. FLYING WHALES juga perlu memastikan lingkungan IT-nya hemat biaya dan siap untuk pengiriman model 2021. “Sebagai sebuah perusahaan rintisan, kami kekurangan sumber daya untuk memenuhi batas waktu kami sendiri,” kata Martinat.

FLYING WHALES memilih untuk memindahkan lingkungan HPC-nya ke cloud, menjalankan beban kerja CFD-nya di Amazon Web Services (AWS). “Kami mengevaluasi beberapa penyedia cloud, dan AWS memberikan performa terbaik untuk kami,” kata Martinat. Secara khusus, FLYING WHALES memilih untuk berjalan pada instans C5n.18xlarge Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2), yang mendukung Elastic Fabric Adapter (EFA) sebagai antarmuka jaringan instans Amazon EC2. Instans C5n menyediakan daya dan skalabilitas yang dibutuhkan FLYING WHALES untuk beban kerja CFD-nya. FLYING WHALES menyediakan instans C5n menggunakan Instans Spot Amazon EC2. Instans Spot adalah kapasitas cadangan Amazon EC2 yang tersedia dengan diskon hingga 90 persen. Dengan Instans Spot, FLYING WHALES mampu menurunkan biaya klaster HPC-nya sebesar 64 persen. 

Selain itu, perusahaan menggunakan AWS ParallelCluster untuk menyederhanakan deployment dan manajemen klaster HPC guna menjalankan simulasi CFD di AWS. Sekarang, menggunakan NICE DCV, FLYING WHALES dapat mengalirkan aplikasi dengan aman sembari mengurangi biaya transfer data secara dramatis, agar para rekayasawan dapat memeriksa solusi tanpa harus mengunduhnya secara lokal.

FLYING WHALES juga memanfaatkan bantuan finansial dan teknis yang diberikan melalui program AWS Activate. “Kredit dan dukungan teknis dari AWS membantu kami untuk memulai sukses dengan lebih cepat daripada yang dapat kami lakukan sendiri,” kata Martinat.

FLYING WHALES juga memanfaatkan keahlian AWS untuk mempercepat waktu penerapan solusi HPC. Menjalankan lingkungan HPC-nya di AWS, FLYING WHALES dapat meningkatkan alur kerja CFD lebih cepat dari sebelumnya. “Kami dapat menjalankan tugas alur kerja CFD 15 kali lebih cepat di AWS berkat daya komputasi dan performa jaringan antarsimpul yang kami dapatkan menggunakan instans C5n.18xlarge Amazon EC2 dan EFA,” kata Martinat. “Akibatnya, kami dapat menyelesaikan tugas dalam hitungan hari, bukan bulan yang seperti biasanya.”

Selain itu, ketersediaan sumber daya sesuai permintaan membantu para rekayasawan FLYING WHALES untuk melakukan banyak komputasi secara bersamaan, alih-alih melakukan setiap tugas secara berurutan. Akibatnya, para rekayasawan dapat menghabiskan lebih banyak waktu untuk menganalisis data dan menciptakan kekayaan intelektual daripada mengelola infrastruktur. Dengan kemampuan ini, bersama dengan dukungan langsung dari AWS, FLYING WHALES akan dapat menghadirkan kapal udara pertamanya pada tahun 2024, sesuai rencana.

FLYING WHALES mengandalkan AWS untuk menskalakan lingkungan HPC-nya dengan cepat guna mendukung model komputasi 600-inti, masing-masing berukuran 6 TB. “Kami memiliki kapasitas komputasi yang hampir tidak terbatas di AWS, yang memberi kami tingkat skalabilitas yang hampir setara dengan kekuatan superkomputer nasional,” kata Martinat. “Jika kami membutuhkan 6.000 inti, kami dapat menggunakan semua inti tersebut, yang berarti kami dapat melakukan semua komputasi pada saat yang bersamaan, kapan pun kami membutuhkannya.” Selain itu, para rekayasawan perusahaan tidak perlu menunggu antrean tugas untuk melakukan simulasi, yang menghemat puluhan jam setiap minggunya.

FLYING WHALES menggunakan kemampuannya untuk menskalakan dengan cepat untuk menyelesaikan lebih banyak tugas daripada sebelumnya. Karena banyaknya tipe instans AWS yang tersedia, perusahaan dapat melakukan simulasi kompleks yang tidak mungkin dilakukan di lingkungan on-premise. Sebagai contoh, beberapa perhitungan ground effect yang sangat penting untuk ukuran kapal udara akan mewajibkan perusahaan untuk memblokir seluruh klaster on-premise-nya selama berminggu-minggu. Sekarang, perhitungan tersebut dapat dilakukan dengan cepat, tanpa harus menunda aktivitas lainnya. “Ada beberapa penelitian yang tidak dapat kami lakukan karena kami kekurangan sumber daya komputasi,” kata Martinat. “Sekarang, kita dapat melakukan semua yang kita inginkan. Ini bukan hanya perkara menjadi lebih cepat di AWS—ini perkara memiliki kemampuan untuk menyelesaikan pekerjaan. Selain itu, dengan memilih perangkat keras memori tinggi di antara berbagai tipe instans yang tersedia, kami sekarang dapat menghasilkan mesh yang lebih halus/lebih berat dari jarak jauh daripada yang dapat kami lakukan di lingkungan on-premise, untuk akurasi CFD yang lebih baik.”

Dengan fleksibilitas AWS ParallelCluster, para rekayasawan perusahaan dapat mengaktifkan dan menjalankan tugas HPC dalam waktu 15 menit, alih-alih memerlukan waktu berbulan-bulan untuk mendapatkan, mengonfigurasi, serta mengelola server. “Kami dapat menyesuaikan instans kami agar sesuai dengan ukuran tugas CFD dengan menggunakan AWS ParallelCluster,” kata Martinat. Sebagai contoh, jika perusahaan tidak memerlukan kapasitas komputasi yang besar, rekayasawan dapat memilih tipe instans yang mungkin lebih murah, lalu menaikkan skalanya jika diperlukan. “Kami mendapatkan fleksibilitas dan penghematan biaya dengan menggunakan solusi ini. Solusi ini adalah kunci bagi kami sebagai sebuah perusahaan rintisan dengan sumber daya terbatas,” kata Martinat.

Berkat skalabilitas dan fleksibilitas AWS, FLYING WHALES kini dapat fokus pada bisnis intinya: mendesain kapal udara kargo yang inovatif. “Bagi perusahaan kami, kekuatan AWS membantu kami untuk menskalakan dan menyesuaikan klaster HPC sehingga kami selalu memiliki lingkungan yang beperforma baik dan merespons beban kerja CFD,” kata Martinat. “Kekuatan AWS ini tidak hanya akan memungkinkan kami untuk meluncurkan produk tepat waktu, tetapi juga akan membantu kami untuk mengembangkan perusahaan.”