L'Équipe d'ORNL Gagne le Prix Après Avoir Atteint la Performance La Plus Rapide Jamais dans l'Application Scientifique de Superinformatique

Published on November 20, 2008 at 6:51 PM

Une équipe aboutie par Thomas Schulthess du Ministère De L'énergie des États-Unis le Laboratoire National d'Oak Ridge A reçu l'Association pour le Matériel de Calcul 2008 prestigieuse (ACM) Gordon Bell Jeudi Professionnel après avoir atteint la performance la plus rapide jamais dans une application scientifique de superinformatique.

Le Jaguar de Cray XT5 a atteint la performance la plus rapide jamais dans une application scientifique de superinformatique.

Schulthess est amorce de groupe du Groupe De Calcul de Science Des Matériaux d'ORNL et a récent reçu une position car le directeur du Centre National Suisse de Superinformatique chez Manno, une institution d'ETH Zurich. Lui et les collègues Thomas Maier, Étés de Michael et le Gonzalo Alvarez, tout l'ORNL, ont réalisé 1,352 calculs de quadrillion par seconde--ou 1,352 petaflops--sur le superordinateur de Jaguar de Cray XT d'ORNL avec une simulation des supraconducteurs, ou des matériaux qui conduisent l'électricité sans résistance. En modifiant les algorithmes et la conception du logiciel de son indicatif de DCA++ pour maximiser la vitesse sans sacrifier l'exactitude, l'équipe pouvait amplifier la performance dix fois avec l'aide de John Levesque et de Jeff Larkin de Cray Inc.

Le Jaguar a été récent mis à jour à des performances de pointe des petaflops 1,64, lui effectuant le premier système du petaflop du monde consacré à la recherche ouverte. La simulation de l'équipe a effectué l'utilisation efficace de 150.000 des noyaux de traitement plus du Jaguar 180.000 d'explorer la conductibilité électrique.

Pour mettre l'accomplissement dans le point de vue, elle prendrait chaque homme, femme et enfant sur terre plus de 500 ans pour fonctionner par autant de calculs pendant que DCA++ obtient dans un d'un seul jour--et cela suppose que chacun de nous a travaillé jour et nuit résolvant un calcul par seconde.

Les Chercheurs ont su des supraconducteurs pendant presque un siècle et ont prisé ces matériaux pour que leur capacité conduise l'électricité sans résistance, ou déperdition d'énergie, et pour leur champ magnétique particulièrement intense. Les matériaux Supraconducteurs ont l'application possible évidente dans le transport d'énergie, et les aimants supraconducteurs ont trouvé une place dans des machines d'imagerie par résonance magnétique d'hôpital, des accélérateurs de particules tels que le Grand Collider du Hadron de l'Europe, et des systèmes de transport de lévitation magnétique.

Le défi est que les matériaux supraconducteurs doivent être très, très froid. Même soi-disant supraconducteurs à hautes températures--en mi-1980 s découvert--doit être refroidi à une « température de passage » d'autour ? °F avant qu'ils montrent leur comportement étonnant. De plus, une pleine explication scientifique est manquante de la façon dont les supraconducteurs à hautes températures fonctionnent.

L'équipe a utilisé l'application de DCA++ dans un cadre mathématique prometteur connu sous le nom de modèle de Hubbard bidimensionnel. Ces simulations étaient les premières dans ce qu'il a eu assez d'alimentation calculante de déménager au delà des matériaux idéaux et parfaitement commandés. En regardant des matériaux avec le trouble--ou impuretés--l'équipe déménage vers les matériaux forcément imparfaits trouvés dans le monde réel.

« Les matériaux réels sont très non homogènes, » membre de l'équipe remarquable Thomas Maier d'ORNL.

Particulièrement, l'équipe concentrée sur le trouble chimique dans des supraconducteurs à hautes températures connus sous le nom de cuprates--les couches de l'oxyde de cuivre ont séparé par des couches d'un isolant. En avançant notre compréhension de l'effet entre ces imperfections et supraconductivité, des promesses de travail d'aider des chercheurs à pousser les températures de passage toujours plus haut, probablement approchant l'objectif élevé des « supraconducteurs de température ambiante, » ou des matériaux qui montrent ce comportement sans refroidissement artificiel.

L'équipe a étudié la répulsion locale entre les électrons sur le même atome. Puisque les électrons ont une charge électrique négative, ils enfoncent un un un autre loin ce qui est connu comme répulsion de Coulomb. Pour Que le matériau devienne supraconducteur, cependant, les électrons doit surmonter cette répulsion et se joindre dans des paires appelées de Cooper d'ensembles. L'équipe examine pour tirer profit d'une découverte plus précoce qui indique que l'isolant introduit ce procédé en tirant des électrons à partir de la couche d'oxyde de cuivre.

« Si vous tirez des électrons à partir de l'oxyde de cuivre pose, ils deviennent supraconducteurs, » Maier a dit. « Alors la question est, ce qui se produit si vous remplacez le lanthane par le strontium, par exemple. Vous avez différents potentiels, mais vous devriez également avoir différentes répulsions de Coulomb sur chaque site. »

Pour réaliser la vitesse supportée expliquée dans la simulation, l'équipe effectuée deux modifications principales à l'application de DCA++, lui permettant de retarder des fonctionnements de mémoire-intensif et d'utiliser moins de forme de données de mémoire-intensif. Chacun des deux techniques exploitent le fait que DCA++ utilise l'élan de Monte Carlo, qui se fonde sur l'échantillonage aléatoire d'une variable pour explorer les systèmes tels que le modèle de Hubbard bidimensionnel qui ne se prêtent pas à une solution exacte.

Entre les deux élans, l'équipe pouvait amplifier la vitesse de l'application par un facteur environ de 10, selon le membre de l'équipe Marcus Eisenbach du Centre National d'ORNL pour les Sciences De Calcul. Cette augmentation de vitesse permet à l'équipe de regarder une plus grande variété de matériaux dans le petit groupe accru.

Last Update: 17. January 2012 07:09

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