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“神威?太湖之光”首次实现千万核心并行第一性原理计算模拟

2020-07-08 11:51:43
来源:科技日报 作者:吴长锋 评论:0
导语:记者从中国科学技术大学获悉,该校合肥微尺度物质科学国家研究中心金龙教授课题组与合作者紧密合作,针对大尺度数万原子分子固体体系的第一性原理计算模拟,在国产神威?太湖之光超级计算机上实现了千万核超大规模并行计算。研究成果日前在线发表于《科学通报》上。

  记者从中国科学技术大学获悉,该校合肥微尺度物质科学国家研究中心金龙教授课题组与合作者紧密合作,针对大尺度数万原子分子固体体系的第一性原理计算模拟,在国产神威•太湖之光超级计算机上实现了千万核超大规模并行计算。研究成果日前在线发表于《科学通报》上。

  神威·太湖之光超级计算机系统是世界第一台理论浮点计算能力达到?亿亿次量级的超级计算机系统。自2010来以来,我国拥有了3台世界上计算速度最快的超级计算机,其中神威•太湖之光曾4次占据世界超级计算机TOP500排行榜第一。神威·太湖之光强大的理论浮点计算性能来自于40960个我国自主设计的第二代申威26010众核处理器,具有更大规模的多级并行计算单元和独特的片上存储结构。但其上的并行算法设计和性能优化面临许多挑战,迫切需要在重大应用问题的驱动下,发展之上的算法设计和优化实现方法。

  超级计算机和高性能计算技术的快速发展,使得基于KS(Kohn-Sham)方程密度泛函理论(KS-DFT)的第一性原理计算模拟在凝聚态物理、材料科学、化学和生物等研究领域变得越来越重要。但是,国内第一性原理高性能计算软件却远远落后于超算硬件的发展。因此,发展相应的理论算法和超大规模并行计算软件,从而充分发挥出这些超级计算机强大的计算能力,模拟研究更大尺度的物理化学问题成为迫切课题。

  通过科研人员的紧密合作,把中国科大理论与计算化学的低标度理论算法与国产高性能并行计算软硬件的优势结合起来,充分发挥了国产神威•太湖之光超级计算机的强大计算能力;开发了低标度、低通讯,低内存、低访存的并行计算方法;实现了具有平面波精度的千万核超大规模高性能并行计算。同时,模拟体系的大小(数万原子)比国际同等平面波精度的计算模拟软件提高了数百倍。

  这一成果意味着,借助当代最先进的计算方法和世界顶级高性能计算平台,大体系、长时间的高精度第一性原理材料模拟已成为现实。

(责任编辑:韩梦晨)

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