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ORNL-Team gewinnt Preis nach Erreichen der Schnellste Performance Schon in Scientific Supercomputing Anwendung

Published on November 20, 2008 at 6:51 PM

Ein Team um Thomas Schulthess der LED US Department of Energy Oak Ridge National Laboratory mit dem renommierten 2008 Die Gesellschaft for Computing Machinery (ACM) Gordon Bell Prize Donnerstag nach Erreichen der schnellste Leistung jemals in einem Scientific Supercomputing-Anwendung.

Die Cray XT5 Jaguar hat die schnellste Leistung jemals in einem Scientific Supercomputing-Anwendung erreicht.

Schulthess ist Gruppenleiter der Computational Materials Science Group ORNL und vor kurzem eine Stelle als Direktor des Swiss National Supercomputing Center in Manno, eine Einrichtung der ETH Zürich. Er und seine Kollegen Thomas Maier, Michael Summers und Gonzalo Alvarez, alle ORNL erreichte 1,352 Billiarden Berechnungen pro Sekunde - oder 1,352 Petaflops - am ORNL Cray XT Jaguar-Supercomputer mit einer Simulation von Supraleitern, oder Materialien, die elektrischen Strom ohne Widerstand. Durch die Modifizierung der Algorithmen und Software-Design seiner DCA + + Code zu beschleunigen, ohne dabei an Präzision zu maximieren, konnte das Team um die Leistung zu steigern verzehnfacht mit Hilfe von John Levesque und Jeff Larkin von Cray Inc.

Jaguar wurde vor kurzem auf eine Spitzenleistung von 1,64 Petaflops aktualisiert, so dass es den weltweit ersten Petaflops-System das sich der Forschung zu öffnen. Das Team der Simulation gemacht effiziente Nutzung von 150.000 von Jaguar 180.000 zuzüglich Prozessorkerne die elektrische Leitfähigkeit zu erkunden.

Um das Erreichen in die richtige Perspektive, würde es jeder Mann, jede Frau und jedes Kind auf der Erde mehr als 500 Jahren die Arbeit durch so viele Berechnungen, wie DCA + + durchkommt an einem einzigen Tag - und das ist vorausgesetzt, jeder von uns Tag und Nacht gearbeitet Lösung eines Berechnung einer Sekunde.

Die Forscher haben über Supraleiter seit fast einem Jahrhundert bekannt und geschätzt diese Materialien sowohl für ihre Fähigkeit, elektrischen Strom ohne Widerstand oder Energieverlust führen und für ihre besonders starken Magnetfeld. Supraleitende Materialien haben offensichtliche potentielle Anwendung in der Energieübertragung und supraleitende Magnete haben einen Platz im Krankenhaus Kernspintomographie Maschinen, Teilchenbeschleunigern wie Large Hadron Collider in Europa und Magnetschwebebahnen Transportation Systems gefunden.

Die Herausforderung besteht darin, dass supraleitende Materialien müssen sehr, sehr kalt. Auch so genannte Hochtemperatur-Supraleiter - in der Mitte der 1980er Jahre entdeckt - muss mit einem "Sprungtemperatur" von rund gekühlt werden ° F, bevor sie ihre erstaunliche Verhalten zeigen?. Darüber hinaus ist eine vollständige wissenschaftliche Erklärung, wie Hochtemperatur-Supraleiter arbeiten fehlt.

Das Team nutzte die DCA + +-Anwendung in eine viel versprechende mathematischen Rahmen wie die zweidimensionalen Hubbard-Modell bekannt. Diese Simulationen wurden die ersten, in denen es genug Rechenleistung, um über ideal, perfekt geordnete Materialien bewegen. Mit Blick auf Materialien mit Unordnung - oder Verunreinigungen - das Team ist auf die notwendigerweise unvollkommen Materialien in der realen Welt gefunden zu bewegen.

"Die realen Materialien sind sehr inhomogen", sagte Team-Mitglied Thomas Maier von ORNL.

Schichten von Kupferoxid durch Schichten aus einem isolierenden Material getrennt - Insbesondere das Team auf chemische Unordnung in Hochtemperatur-Supraleitern als Cuprate bekannt konzentriert. Durch Erweiterung der Kenntnisse über das Zusammenspiel zwischen diesen Unvollkommenheiten und Supraleitung, verspricht der Arbeit zu helfen Forschern push Umwandlungstemperaturen immer höher, vielleicht nähert sich dem hohen Ziel der "Raum-Temperatur-Supraleitern", oder Materialien, die dieses Verhalten zeigen, ohne künstliche Kühlung.

Das Team untersuchte die lokale Abstoßung zwischen den Elektronen am selben Atom. Da Elektronen eine negative elektrische Ladung haben, drücken sie einander entfernt in einer sogenannten Coulomb-Abstoßung bekannt. Für das Material supraleitend werden, jedoch müssen die Elektronen überwinden diese Abstoßung und kommen in Einheiten namens Cooper-Paaren. Das Team sucht, um die Vorteile eines früheren Entdeckung, dass das isolierende Material fördert diesen Prozess, indem Elektronen aus der Kupfer-Oxid-Schicht zeigt übernehmen.

"Wenn man Elektronen halten sich fern von der Kupfer-Oxid-Schichten, sie supraleitend werden", sagte Maier. "Dann ist die Frage, was passiert, wenn man Lanthan ersetzen mit Strontium, zum Beispiel. Sie haben verschiedene Möglichkeiten, aber Sie sollten auch unterschiedliche Coulomb-Abstoßung an jedem Ort."

Last Update: 27. November 2011 16:39

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