FLYING WHALES utilizza CFD su AWS per lanciare rapidamente dirigibili da trasporto merci ecologici

FLYING WHALES è una startup francese che sta sviluppando un dirigibile da carico da 60 tonnellate per il mercato dei sollevamenti pesanti e delle merci fuori misura. Il progetto è nato dall'ambizione della Francia di fornire un trasporto efficiente ed ecologico per la raccolta della legna in aree remote. "Abbiamo una delle aree boschive più grandi d'Europa, ma queste aree si trovano su montagne molto difficili da raggiungere", afferma Guillaume Martinat, ingegnere aerodinamico capo di FLYING WHALES. "Ecco perché dobbiamo creare un dirigibile in grado di caricare e scaricare merci senza atterrare, in volo".

Per progettare il suo dirigibile, FLYING WHALES esegue complesse simulazioni di fluidodinamica computazionale (CFD), uno strumento per simulare numericamente il flusso di qualsiasi fluido, e simulazioni di analisi strutturale, che richiedono grandi quantità di capacità di calcolo. L'azienda non può eseguire test fisici perché il dirigibile è troppo grande e i test si rivelerebbero troppo costosi e richiederebbero troppo tempo. Invece, gli ingegneri hanno bisogno di dati per dimensionare il dirigibile e definire i carichi di lavoro per ogni fase di volo. La CFD fornisce agli ingegneri questi dati tanto necessari senza dover produrre alcuna parte, consentendo un processo di progettazione molto più rapido. Tuttavia, ogni calcolo richiede circa 600 core e sono necessari circa 400 calcoli per generare un modello, che richiede risorse computazionali significative.

Inizialmente, l'azienda si affidava a un cluster interno di elaborazione ad alte prestazioni (HPC) per eseguire l'analisi CFD. Tuttavia, il cluster aveva solo 200 core e l'azienda non aveva la scalabilità o la flessibilità necessarie per supportare i carichi di lavoro. FLYING WHALES doveva inoltre garantire che il suo ambiente IT fosse conveniente e pronto per la consegna del modello nel 2021. "Come startup, non avevamo le risorse per rispettare da soli quella scadenza", afferma Martinat.

FLYING WHALES ha scelto di spostare il suo ambiente HPC nel cloud, eseguendo i suoi carichi di lavoro CFD su Amazon Web Services (AWS). "Abbiamo valutato diversi provider di cloud e AWS ci ha fornito le migliori prestazioni", afferma Martinat. In particolare, FLYING WHALES ha scelto di funzionare su istanze Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) C5n.18xlarge, che supportano Elastic Fabric Adapter (EFA) come interfaccia di rete dell'istanza Amazon EC2. Le istanze C5n forniscono la potenza e la scalabilità di cui FLYING WHALES ha bisogno per i suoi carichi di lavoro CFD. FLYING WHALES effettua il provisioning di istanze C5n utilizzando istanze Spot Amazon EC2. Le istanze Spot sono capacità inutilizzate di Amazon EC2 e sono disponibili con uno sconto fino al 90%. Con le istanze Spot, FLYING WHALES è riuscita a ridurre il costo dei suoi cluster HPC del 64%. 

Inoltre, l'azienda utilizza AWS ParallelCluster per semplificare l'implementazione e la gestione di un cluster HPC per eseguire simulazioni CFD su AWS. Ora, utilizzando NICE DCV, FLYING WHALES può trasmettere in streaming in modo sicuro le applicazioni riducendo drasticamente i costi di trasferimento dei dati, in modo che gli ingegneri possano ispezionare le soluzioni senza mai doverle scaricare localmente.

FLYING WHALES ha inoltre usufruito dell'assistenza finanziaria e tecnica fornita tramite il programma AWS Activate. "I crediti e il supporto tecnico di AWS ci hanno aiutato a decollare più velocemente di quanto avremmo potuto fare da soli", afferma Martinat.

FLYING WHALES ha inoltre sfruttato l'esperienza di AWS per accelerare i tempi di adozione della soluzione HPC. Eseguendo il suo ambiente HPC su AWS, FLYING WHALES può trasformare i flussi di lavoro CFD più velocemente di prima. "Possiamo eseguire processi di flusso di lavoro CFD 15 volte più velocemente su AWS grazie alla potenza di calcolo e alle prestazioni di rete tra nodi che otteniamo utilizzando le istanze Amazon EC2 C5N.18xlarge ed EFA", afferma Martinat. "Di conseguenza, possiamo completare i lavori in pochi giorni anziché in mesi come in passato".

Inoltre, la disponibilità di risorse su richiesta aiuta gli ingegneri di FLYING WHALES a eseguire molti calcoli contemporaneamente, invece di eseguire ogni lavoro in sequenza. Di conseguenza, gli ingegneri possono dedicare più tempo all'analisi dei dati e alla creazione di proprietà intellettuale anziché alla gestione dell'infrastruttura. Con queste funzionalità, insieme al supporto diretto di AWS, FLYING WHALES sarà in grado di consegnare il suo primo dirigibile nel 2024, come previsto.

FLYING WHALES si affida ad AWS per scalare rapidamente il suo ambiente HPC e supportare modelli computazionali a 600 core, ciascuno da 6 TB. "Abbiamo una capacità di elaborazione quasi illimitata su AWS, il che ci offre un livello di scalabilità quasi equivalente alla potenza di un supercomputer nazionale", afferma Martinat. "Se abbiamo bisogno di 6.000 core, possiamo usare tutti quei core, il che significa che possiamo eseguire tutti i nostri calcoli contemporaneamente, ogni volta che ne abbiamo bisogno". Inoltre, gli ingegneri dell'azienda non devono attendere in coda per eseguire simulazioni, il che consente di risparmiare dozzine di ore ogni settimana.

FLYING WHALES sta sfruttando la sua capacità di scalare rapidamente per completare più lavori rispetto a prima. Grazie all'ampia varietà di tipi di istanze AWS disponibili, l'azienda può eseguire simulazioni complesse che non erano possibili in un ambiente locale. Ad esempio, alcuni calcoli sugli effetti del suolo, fondamentali per le dimensioni del dirigibile, avrebbero richiesto alla società di bloccare l'intero cluster locale per settimane. Ora, questi calcoli possono essere eseguiti rapidamente, senza dover ritardare altre attività. "C'erano alcuni studi che non potevamo fare perché non avevamo le risorse di calcolo", afferma Martinat. "Ora possiamo fare tutto ciò che vogliamo. Non si tratta solo di essere più veloci grazie ad AWS, ma anche di avere la capacità di portare a termine il lavoro. Inoltre, selezionando hardware a memoria elevata tra l'ampia gamma di tipi di istanze disponibili, ora siamo in grado di generare in remoto mesh più fini/più pesanti rispetto a quelle che potremmo fare in locale, per una migliore precisione CFD".

Con la flessibilità di AWS ParallelCluster, i tecnici dell'azienda possono avviare processi HPC in 15 minuti, anziché impiegare mesi per acquisire, configurare e gestire i server. "Possiamo personalizzare le nostre istanze per adattarle alle dimensioni dei lavori CFD utilizzando AWS ParallelCluster", afferma Martinat. Ad esempio, se l'azienda non necessita di una grande capacità di elaborazione, gli ingegneri possono selezionare un tipo di istanza che potrebbe essere meno costoso e quindi aumentarlo quando necessario. "Otteniamo flessibilità e risparmi sui costi utilizzando questa soluzione. Questo è stato fondamentale per noi come startup con risorse limitate", afferma Martinat.

Grazie alla scalabilità e alla flessibilità di AWS, FLYING WHALES può ora concentrarsi sul suo core business: progettare dirigibili da carico innovativi. "Per la nostra azienda, il punto di forza di AWS è che ci aiuta a scalare e personalizzare il nostro cluster HPC in modo da disporre sempre di un ambiente che funzioni bene e risponda ai nostri carichi di lavoro CFD", afferma Martinat. "Questo non solo ci consentirà di lanciare il nostro prodotto in tempo, ma ci aiuterà anche a far crescere la nostra azienda".