破世界纪录！交大π 2.0实现天文学N体模拟粒子数新突破‘南宫NG注册平台入口’

发布时间：2024-09-09  人浏览

本文摘要：上海交通大学网络信息中心、天文系牵头厦门大学天文系等单位，相结合交大超算平台（π 2.0集群），顺利已完成4.4万亿粒子的宇宙大尺度结构N体仿真Cosmo-π测试（用于512节点、20480核心），跟踪了137亿年以来的宇宙进化，并超越此前3万亿粒子数的TianNu数值仿真世界纪录（用于13824节点、331776 核心），沦为目前世界上已完成粒子数目最少的天文学N体仿真。

上海交通大学网络信息中心、天文系牵头厦门大学天文系等单位，相结合交大超算平台（π 2.0集群），顺利已完成4.4万亿粒子的宇宙大尺度结构N体仿真Cosmo-π测试（用于512节点、20480核心），跟踪了137亿年以来的宇宙进化，并超越此前3万亿粒子数的TianNu数值仿真世界纪录（用于13824节点、331776 核心），沦为目前世界上已完成粒子数目最少的天文学N体仿真。近日，该项研究成果“CUBE - Towards an Optimal Scaling of Cosmological N-body Simulations”被高性能计算出来和分段与分布式系统领域权威国际会议CCGRID 2020收录于，并沦为全球唯一获奖IEEE 国际可拓展计算出来挑战赛SCALE 2020的解决方案。论文实滚筒已在arXiv公布（页面“读者原文”，查阅论文全文）。论文作者程盛淦（第一作者）、廖秋承、林新华来自上海交通大学网络信息中心，林新华为论文唯一通讯作者交大智慧，浩瀚星宇“超大规模”仿真千百年来，人类对宇宙的遐思与探寻未曾负于。

从早期“日月安属”、“列星安陈”的朴素疑惑，到如今渐渐将九天揽月的梦想写出在优美太空之上，一代代科学家投身其中，了解宇宙、回溯发展、预测未来。本次项目团队用于的N体仿真（N-body Simulation），正是现代天体学研究中，探寻N个粒子在引力相互作用下动力学问题的最重要工具。研究中，团队将宇宙构成初期的虚拟世界粒子数原作为4.4万亿，实地考察其随时间推移、在引力起到模型起到下的单体、集中运动，提供总计大约500TB数据，尽量还原成暗物质在宇宙中的现实进化情况。

从前世界纪录的3万亿到如今的4.4万亿，是粒子数的海量减少、宇宙进化历史的更加明晰还原成，但同时，也是计算出来复杂度的指数级快速增长、对计算机计算能力及存储能力的极大挑战。极强性能的交大超算平台，为项目团队获取信心与底气，并承托其最后勇夺科研硕果。超算，全称“超级计算机”，由成百上千甚至更好的处理器构成，可处置大量数据并展开仿真，应用领域普遍。

2013年，交大超算平台π 1.0竣工，6年时间总计为我校258个课题组获取服务，运营作业200多万个。2019年上半年，全新建设升级的π 2.0集群投放运营。学科融合，高质量创意成果加快生产量值得一提的是，大同小异天文领域当前广泛用于国外研发的数值仿真软件，本次仿真用于的N体数值仿真软件CUBE，系由天文系于浩然团队自行研发，为自律高效率的国产数值仿真软件。

于浩然团队首度已完成核心功能和宇宙学模型，计算出来平台服务团队将其在π 2.0集群新的构建和优化，使其不具备在超强算上展开大规模运营的能力。最后CUBE仅有用于2万核心之后突破世界纪录的展现出，不仅让很多人期望该软件在更加大规模的国家超强算上的更好潜力，也亲眼了“学科融合”的交大计算出来服务模式的再度成功实践。

学科融合分工合作专业团队获取“研究创意”、“算法创意”，计算出来平台服务团队获取“性能提高”、“数据分析”，利用跨学科团队在有所不同领域各自优势，分工合作、强强联合10倍，100倍，10000倍，材料学院张澜庭教授团队，机动学院孟祥慧教授团队，密西根学院鲍华团队……计算出来平台持续挑战软件优化无限大，获释服务科研“硬核”力量。当前，π 2.0集群已全面带入我校教学科研活动。助力校内课程教学，获取一对一助教反对，辅助已完成作业计算出来任务，使学生在课堂上体验超级计算机的“速度与激情”；覆盖面积各学科门类，承托在海洋学、生物医学、材料科学、航空航天、机械制造、天体物理等领域科学研究及工程应用于，与时间长跑，为创意加快。

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