A Equipe de ORNL Ganha o Prêmio Após Ter Alcançado o Desempenho O Mais Rápido Nunca na Aplicação Científica da Supercomputação

Published on November 20, 2008 at 6:51 PM

Uma equipe conduzida por Thomas Schulthess do Ministério de E.U. do Laboratório Nacional do Oak Ridge da Energia recebeu a Associação 2008 prestigiosa para a Maquinaria de Computação (ACM) Gordon Bell Quinta-feira Premiada após ter alcançado o desempenho o mais rápido nunca em uma aplicação científica da supercomputação.

O Cray XT5 Jaguar alcançou o desempenho o mais rápido nunca em uma aplicação científica da supercomputação.

Schulthess é líder do grupo do Grupo Computacional da Ciência de Materiais de ORNL e aceitou recentemente uma posição porque o director do Centro Nacional Suíço da Supercomputação em Manno, uma instituição de ETH Zurique. E os colegas Thomas Maier, Verões de Michael e Gonzalo Alvarez, todo o ORNL, conseguiram 1,352 cálculos do quadrillion um o segundo--ou 1,352 petaflops--no super-computador do Cray XT Jaguar de ORNL com uma simulação dos supercondutores, ou dos materiais que conduzem a electricidade sem resistência. Alterando os algoritmos e o projecto de software de seu código de DCA++ para maximizar a velocidade sem sacrificar a precisão, a equipe podia impulsionar decuplamente o desempenho com a ajuda de John Levesque e de Jeff Larkin de Cray Inc.

Jaguar foi promovido recentemente a um desempenho máximo dos petaflops 1,64, fazendo lhe sistema do petaflop do mundo o primeiro dedicado à pesquisa aberta. A simulação da equipe fez um uso eficiente de 150.000 dos 180.000 núcleos de processamento positivos de Jaguar explorar a condutibilidade elétrica.

Para pôr a realização na perspectiva, tomaria cada homem, mulher e criança na terra mais de 500 anos para trabalhar com tantos como cálculos enquanto DCA++ obtem completamente em um só dia--e isso está supor que cada um de nós trabalhou dia e noite resolvendo um cálculo um o segundo.

Os Pesquisadores souberam sobre supercondutores por quase um século e têm premiado estes materiais para que sua capacidade conduza a electricidade sem resistência, ou perda de energia, e para seu campo magnético especialmente forte. Os materiais Superconducting têm a aplicação potencial óbvia na transmissão de energia, e os ímãs superconducting encontraram um lugar em máquinas da ressonância magnética do hospital, em aceleradores de partícula tais como Collider do Hadron de Europa o Grande, e em sistemas de transporte de levitação magnética.

O desafio é que os materiais superconducting devem ser muito, muito frio. Mesmo supercondutores de alta temperatura assim chamados--em meados de 1980 s descoberto--deve ser refrigerado de “a uma temperatura transição” de ao redor? °F antes que exibirem seu comportamento surpreendente. Além, uma explicação científica completa falta de como os supercondutores de alta temperatura funcionam.

A equipe usou a aplicação de DCA++ dentro de uma estrutura matemática prometedora conhecida como o modelo de Hubbard bidimensional. Estas simulações eram as primeiras em quais teve bastante potência informática se mover além dos materiais ideais, perfeitamente pedidos. Olhando materiais com desordem--ou impurezas--a equipe está movendo-se para os materiais necessariamente imperfeitos encontrados no mundo real.

“Os materiais reais são muito inhomogeneous,” membro da equipa notável Thomas Maier de ORNL.

Especificamente, a equipe centrada sobre a desordem química nos supercondutores de alta temperatura conhecidos como cuprates--as camadas do óxido de cobre separaram por camadas de um material de isolamento. Avançando nossa compreensão da interacção entre estas imperfeições e supercondutividade, das promessas do trabalho ajudar pesquisadores a empurrar sempre mais altamente temperaturas de transição, possivelmente aproximando o objetivo elevado da “dos supercondutores temperatura ambiente,” ou dos materiais que exibem este comportamento sem refrigerar artificial.

A equipe estudou a repulsa local entre elétrons no mesmo átomo. Porque os elétrons têm uma carga elétrica negativa, empurram um outro afastado o que é sabido como uma repulsa do Culômbio. Para Que o material torne-se superconducting, contudo, os elétrons deve superar esta repulsa e juntar-se nas unidades chamadas pares de Tanoeiro. A equipe está olhando para aproveitar-se de uma descoberta mais adiantada que indique que o material de isolamento promove este processo desenhando elétrons longe da camada do óxido de cobre.

“Se você desenha elétrons longe do óxido de cobre mergulha, tornam-se superconducting,” Maier disse. “Então a pergunta é, o que acontece se você substitui o lantânio com o estrôncio, por exemplo. Você tem potenciais diferentes, mas você deve igualmente ter repulsas diferentes do Culômbio em cada local.”

Para conseguir a velocidade sustentada demonstrada na simulação, a equipe feita duas mudanças fundamentais à aplicação de DCA++, permitindo que atrase operações memória-intensivas e use um formulário de dados menos memória-intensivo. Both of these técnicas exploram o facto de que DCA++ usa a aproximação de Monte - de Carlo, que confia na amostra aleatória de uma variável para explorar os sistemas tais como o modelo de Hubbard bidimensional que não se emprestam a uma solução exacta.

Entre as duas aproximações, a equipe podia impulsionar a velocidade da aplicação por um factor de aproximadamente 10, de acordo com o membro da equipa Marcus Eisenbach do Centro Nacional de ORNL para Ciências Computacionais. Este aumento na velocidade permite que a equipe olhe uma variedade mais larga de materiais no detalhe aumentado.

Last Update: 14. January 2012 13:10

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