ORNL צוות זוכה פרס לאחר השגת הביצועים המהירים ביותר אי פעם של יישומים מדעיים Supercomputing

Published on November 20, 2008 at 6:51 PM

צוות בראשותו של תומאס Schulthess של משרד החוץ האמריקני של אלון אנרגיה Ridge National Laboratory קיבלה האגודה היוקרתי 2008 עבור מחשוב מכונות (ACM) גורדון בל פרס יום חמישי אחרי להשיג את הביצועים המהירים ביותר אי פעם ביישום מחשוב מדעי.

XT5 Cray יגואר שהשיג את הביצועים המהירים ביותר אי פעם ביישום מחשוב מדעי.

Schulthess הוא מנהיג קבוצה של קבוצת חומרים חישובית של ORNL מדע קיבל לאחרונה תפקיד של מנהל מרכז מחשוב העל השוויצרי הלאומי בבית רוסומאנו, מוסד של המכון הטכנולוגי של ציריך. הוא ועמיתיו תומאס מאייר, מייקל סאמרס גונזלו אלווארז, כל ORNL, השיגה 1.352 חישובים קודריליון שנייה - או 1.352 petaflops - על מחשב העל Cray של ORNL יגואר XT עם סימולציה של מוליכים, או חומרים המוליכים חשמל ללא התנגדות. על ידי שינוי אלגוריתמים עיצוב תוכנה של DCA שלה + + קוד על מנת למקסם את מהירות מבלי להקריב דיוק, הצוות הצליח לשפר את הביצועים פי עשרה בעזרתו של ג'ון לווסק וג'ף לרקין של Cray בע"מ

יגואר שודרג לאחרונה ביצועים לשיא של 1.64 petaflops, מה שהופך אותו למערכת petaflop הראשון בעולם המוקדש לפתוח המחקר. סימולציה של הצוות עשה שימוש יעיל של 150,000 של 180,000 פלוס של יגואר ליבות העיבוד לחקור את המוליכות החשמלית.

כדי לשים את ההישג בפרספקטיבה הנכונה, זה ייקח איש, אישה וילד על פני כדור הארץ יותר מ -500 שנים לעבוד דרך כמו חישובים רבים ככל DCA + + עובר ביום אחד - וזה בהנחה שכל אחד מאיתנו עבדו יום ולילה בפתרון אחד חישוב בשנייה.

חוקרים יודעים על מוליכי קרוב למאה שנה יש היקר החומרים הללו הן על יכולתם להוליך חשמל ללא התנגדות, או אובדן אנרגיה, עבור שדה מגנטי חזק במיוחד שלהם. חומרים מוליכי יש יישום הפוטנציאל ברור בהעברת כוח, מגנטים מוליכי מצאו מקום תהודה מגנטית החולים מכונות הדמיה, מאיצי חלקיקים כגון Hadron Collider גדולים של אירופה, ואת מערכות תחבורה ריחוף מגנטי.

האתגר הוא, כי חומרים מוליכי חייב להיות מאוד, מאוד קר. אפילו מה שנקרא מוליכים בטמפרטורה גבוהה - גילה באמצע 1980 - חייב להיות קר כדי "טמפרטורת המעבר" של כ ° F לפני שהן מפגינות התנהגות מדהים שלהם?. בנוסף, הסבר מדעי מלא חסרים כמה מוליכים בטמפרטורה גבוהה לעבודה.

הצוות השתמש DCA + + במסגרת יישום מתמטי מבטיח המכונה המודל האברד דו מימדי. סימולציות אלו היו הראשונים שבהם היה מספיק כוח מחשוב להתקדם מעבר, חומרים אידיאלי הורה מושלם. על ידי הסתכלות על חומרים עם הפרעת - או זיהומים - הצוות הוא נע לעבר החומרים מושלמים בהכרח נמצא בעולם האמיתי.

"החומרים האמיתיים הם הומוגניות מאוד", ציין חבר הצוות של תומאס מאייר ORNL.

באופן ספציפי, הצוות התמקד הפרעת כימי בטמפרטורה גבוהה מוליכי המכונה cuprates - שכבות של תחמוצת נחושת מופרדים על ידי שכבות של חומר מבודד. על ידי קידום ההבנה שלנו של משחק הגומלין בין אלה פגמים מוליכות, העבודה הבטחות לסייע לחוקרים לדחוף טמפרטורות המעבר מעולם גבוה, אולי מתקרב מטרה נעלה של "בטמפרטורת החדר מוליכי", או חומרים תערוכה זו התנהגות ללא קירור מלאכותי.

הצוות חקר את הדחייה בין האלקטרונים המקומית על אטום אחד. בגלל האלקטרונים בעלי מטען חשמלי שלילי, הם לדחוף אחד את השני משם מה שמכונה דחייה קולון. עבור החומר להפוך מוליך, לעומת זאת, האלקטרונים חייב להתגבר על הדחייה ולהצטרף ליחידות קרא זוגות קופר. הצוות מחפש לנצל את גילוי מוקדם המציין את חומר מבודד מקדם את התהליך הזה על ידי ציור אלקטרונים הרחק שכבת תחמוצת הנחושת.

"אם למשוך אלקטרונים הרחק שכבות תחמוצת נחושת, הם הופכים להיות מוליכי", אמר מאייר. "אז השאלה היא, מה קורה אם אתה מחליף לנתן עם סטרונציום, למשל. באמת יש פוטנציאל שונה, אבל אתה צריך גם ולדחיות קולון שונים על כל אתר."

כדי להשיג את מהירות מתמשכת הפגינו סימולציה, הקבוצה עשתה שני שינויים יסודיים הבקשה + + DCA, שמאפשר לו עיכוב זיכרון אינטנסיבית פעולות השתמש בטופס נתונים פחות זיכרון אינטנסיבית. שתי טכניקות אלו לנצל את העובדה DCA + + משתמשת בגישה מונטה קרלו, אשר מסתמכת על דגימה אקראית של משתנה כדי לחקור מערכות כגון המודל האברד דו מימדי שלא להשאיל את עצמם פתרון מדויק.

בין שתי הגישות, הצוות הצליח להגביר את המהירות של היישום בפקטור של כ - 10, על פי חבר צוות מרקוס אייזנבך של המרכז הלאומי של ORNL למדעי חישובית. עלייה זו מאפשרת מהירות צוות להסתכל על מגוון רחב יותר של חומרים בפירוט מוגבר.

Last Update: 7. October 2011 02:00

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit