Il Gruppo di ORNL Estrae il Premio Dopo il Raggiungimento della Prestazione Più Veloce Mai nell'Applicazione Scientifica di Supercomputing

Published on November 20, 2008 at 6:51 PM

Un gruppo piombo da Thomas Schulthess del Dipartimento Per L'Energia di Stati Uniti il Laboratorio Nazionale di Oak Ridge Ha ricevuto 2008 l'Associazione per le Macchine di Calcolo prestigiosa (ACM) Gordon Bell Giovedì Premiato dopo il raggiungimento della prestazione più veloce mai in un'applicazione scientifica di supercomputing.

Il Cray XT5 Jaguar ha raggiunto mai la prestazione più veloce in un'applicazione scientifica di supercomputing.

Schulthess è guida del gruppo del Gruppo Di Calcolo di Scienza dei Materiali di ORNL e recentemente accettato una posizione poichè Direttore del Centro Nazionale Svizzero di Supercomputing a Manno, un'istituzione di ETH Zurigo. Lui ed i colleghi Thomas Maier, le Estati di Michael e Gonzalo Alvarez, tutto il ORNL, hanno raggiunto 1,352 calcoli di quadrilione un il secondo--o 1,352 petaflops--sul supercomputer del Cray XT Jaguar di ORNL con una simulazione dei superconduttori, o dei materiali che conducono l'elettricità senza resistenza. Modificando gli algoritmi e la progettazione di software del suo codice di DCA++ per massimizzare la velocità senza sacrificare l'accuratezza, il gruppo poteva amplificare la prestazione dieci volte con l'aiuto di John Levesque e di Jeff Larkin di Cray Inc.

Jaguar recentemente è stato migliorato ad una prestazione di punta dei petaflops 1,64, rendentegli il primo sistema del petaflop del mondo dedicato alla ricerca aperta. La simulazione del gruppo ha fatto un uso efficiente di 150.000 di 180.000 memorie più del trattamento di Jaguar esplorare la conduttanza elettrica.

Per mettere il risultato nella prospettiva, catturerebbe ogni uomo, donna e bambino su terra più di 500 anni per lavorare con altrettanti calcoli mentre DCA++ passa attraverso in un giorno solo--e quello sta presupponendo che ciascuno di noi abbia lavorato il giorno e la notte che risolvono un calcolo un il secondo.

I Ricercatori hanno saputo circa i superconduttori per quasi un secolo ed hanno stimato questi materiali sia affinchè la loro capacità conducano l'elettricità senza resistenza, o perdita di energia che per il loro particolarmente forte campo magnetico. I materiali Superconduttori hanno applicazione potenziale ovvia nel trasporto di energia ed i magneti superconduttori hanno trovato un posto in commputer di imaging a risonanza magnetica dell'ospedale, acceleratori di particelle quale il Grande Collider dell'Adrone di Europa e sistemi di trasporto di levitazione magnetica.

La sfida è che i materiali superconduttori devono essere molto, molto freddo. Anche cosiddetti superconduttori ad alta temperatura--scoperto alla metà degli anni '80--deve essere freddo “ad una temperatura di transizione„ di intorno? °F prima che esibiscano il loro comportamento stupefacente. Inoltre, una spiegazione scientifica completa manca di come i superconduttori ad alta temperatura funzionano.

Il gruppo ha usato l'applicazione di DCA++ nel quadro matematico di promessa conosciuto come il modello di Hubbard bidimensionale. Queste simulazioni erano le prime in quale abbastanza potenza di calcolo muoversi oltre i materiali ideali e perfettamente ordinati. Esaminando i materiali con disordine--o impurità--il gruppo sta avanzando verso i materiali necessariamente imperfetti trovati nel mondo reale.

“I materiali reali sono molto non omogenei,„ membro di gruppo celebre Thomas Maier di ORNL.

Specificamente, il gruppo messo a fuoco su disordine chimico in superconduttori ad alta temperatura conosciuti come i cuprates--i livelli di ossido di rame hanno separato dai livelli di materiale isolante. Avanzando la nostra comprensione dell'interazione fra queste imperfezioni e superconduttività, delle promesse del lavoro aiutare i ricercatori a spingere le temperature di transizione mai più su, possibilmente avvicinandosi allo scopo alto “dei superconduttori di temperatura ambiente,„ o dei materiali che esibiscono questo comportamento senza il raffreddamento artificiale.

Il gruppo ha studiato la repulsione locale fra gli elettroni sullo stesso atomo. Poiché gli elettroni hanno una carica elettrica negativa, inseriscono uno un altro via che cosa è conosciuto come repulsione di Coulomb. Affinchè il materiale diventi superconduttore, tuttavia, gli elettroni deve sormontare questa repulsione ed unirsi nelle unità chiamate paia di Cooper. Il gruppo sta guardando per approfittare di una scoperta più iniziale che indica che il materiale isolante promuove questo trattamento dissipando gli elettroni a partire dal livello dell'ossido di rame.

“Se dissipate gli elettroni a partire dall'ossido di rame mettete a strati, diventano superconduttori,„ Maier ha detto. “Poi la domanda è, che cosa accade se sostituite il lantanio con stronzio, per esempio. Avete potenziali differenti, ma dovreste anche avere repulsioni differenti di Coulomb su ogni sito.„

per raggiungere la velocità continua dimostrata nella simulazione, il gruppo resa a due cambiamenti fondamentali all'applicazione di DCA++, permettendo che ritardi le operazioni memoria-intensive ed usi un modulo di dati meno memoria-intensivo. Entrambe tecniche sfruttano il fatto che DCA++ usa l'approccio di Monte Carlo, che conta sulla campionatura casuale di una variabile per esplorare i sistemi quale il modello di Hubbard bidimensionale che non si prestano ad una soluzione esatta.

Fra i due approcci, il gruppo poteva amplificare la velocità dell'applicazione da un fattore di circa 10, secondo il membro di gruppo Marcus Eisenbach del Centro Nazionale di ORNL per le Scienze Di Calcolo. Questo aumento nella velocità permette che il gruppo esamini un'più ampia varietà di materiali in dettaglio aumentato.

Last Update: 17. January 2012 06:54

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