中國百億億次超算、世界最大芯片系統等入圍2023戈登·貝爾獎
2023-08-11 11:49:46 EETOP與往年一樣，2023 年戈登·貝爾獎（GBP）吸引了眾多令人激動的參賽者。計算機械協會（ACM）GBP 獎委員會從中選出了六位入圍者。下圖為戈登·貝爾。
GBP 授予在世界領先的超級計算機上使用最先進的軟件和硬件技術進行的最有價值的科學計算。GBP 代表了評估的各個方面，如目標問題的重要性、性能優化、目標系統性能的最大利用率以及為廣泛傳播的平臺提供的知識。今年，戈登·貝爾決賽入圍者的工作涉及各種應用，包括材料科學、流體動力學、核模擬、地震處理和生物分子模擬。硬件平臺也包括世界一流的系統：Frontier（ORNL，美國）、新神威系統（Sunway System，中國無錫）、LUMI（EuroHPC/CSC，芬蘭）、Leonardo（EuroHPC/Cineca，意大利）、Cerebras CS-2（KAUST，沙特阿拉伯）和Perlmutter（NERSC，美國）。
以下是今年戈登·貝爾決賽入圍者的作品簡介。ACM 戈登·貝爾獎的獲獎者將在今年 11 月丹佛 SC23 大會的特別儀式上宣布。
量子精度的大規模材料建模： 金屬合金中的準晶體和相互作用擴展缺陷的 Ab Initio 模擬
Sambit Das、Bikash Kanungo、Vishal Subramanian 等人（共八位作者），組成的團隊成員包括密歇根大學、印度科學研究所和橡樹嶺國家實驗室
在這項工作中，團隊開發了一種混合方法，利用機器學習技術將密度函數理論（DFT）和量子多體（QMB）問題結合起來。這項工作實現了高精度計算，并通過將 QMB 方法與 DFT 相結合的逆-DFT 實現了大規模建模。他們實現了地面階段的能量計算，同時保持了與 QMB 相稱的精度，使用了橡樹嶺領導計算設施內 Frontier 超級計算機 60% 以上的資源。
邁向渦輪機械流動的百億億級計算
Weiqi Shen, Jiahuan Cui, Yao Zheng等（共 19 位作者），來自浙江大學、清華大學、國家超級計算無錫中心、劍橋大學、佛羅里達大學團隊
該團隊開發了一種新的大渦流模擬代碼，用于解決渦輪機械中的可壓縮流。他們將該代碼應用于美國國家航空航天局（NASA）的重大挑戰問題，使用高階非結構化求解器求解高壓渦輪級聯的 16.9 億個網格元素和 8650 億個自由度。該代碼是在無錫的新神威超級計算機上計算的，該超級計算機每個節點擁有多達1920萬個內核，其中每個計算節點由384個計算內核和6個控制內核組成。
用于先進設計的百億億次級多物理場核反應堆模擬
Elia Merzaria、Steven Hamilton、Thomas Evans 等人（共 12 位作者）由來自賓夕法尼亞州立大學、橡樹嶺國家實驗室、阿貢國家實驗室和伊利諾伊大學厄巴納香檳分校的團隊組成
該團隊模擬了一個先進的核反應堆系統，將輻射傳輸與熱和流體模擬耦合在一起，包括高保真、高分辨率蒙特卡羅代碼 Shift 和計算流體動力學代碼 NekRS。Nek5000/RS在ORNL的Frontier系統上實現，實現了10億個譜元和3500億個自由度，而Shift則在8192個系統節點上實現了非常高的弱縮放。結果，他們計算了 214,896 個燃料棒區域中的 6 個反應，統計誤差低于 1%，為蒙特卡羅運輸應用提供了首個解決方案。
通過前所未有的譜元模擬探索湍流瑞利-貝納德對流的最終狀態
Niclas Jansson、Martin Karp、Adalberto Perez 等人（總共 12 位作者），其中包括來自 KTH 皇家理工學院、弗里德里希·亞歷山大大學、馬克斯·普朗克計算和數據設施以及伊爾梅瑙工業大學的團隊
該團隊開發了高保真光譜元素代碼 Neko，這對于對完全發展的湍流進行前所未有的大規模直接數值模擬至關重要，同時保持 GPU 加速平臺上的高性能可移植性。他們應用了 GPU 優化的預處理器，其任務重疊用于壓力泊松方程和原位數據壓縮。他們還通過復雜的工作流程控制，在配備多達 16,384 個 GPU 的 LUMI 和 Leonardo 超級計算機上進行了大規模瑞利-貝納德對流的初始運行。
在 Cerebras CS-2 系統上使用代數壓縮擴展多維地震處理的“記憶墻”
Hatem Ltaief、Yuxi Hong、Leighton Wilson 等人（總共六位作者）是阿卜杜拉國王科技大學和 Cerebras Systems Inc. 團隊的成員。
這項工作利用人工智能 (AI) 定制的 Cerebras CS-2(芯片" linktype="text" imgurl="" imgdata="null" data-itemshowtype="0" tab="innerlink" data-linktype="2" hasload="1" style=";padding: 0px;outline: 0px;-webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0);cursor: pointer;max-width: 100%;box-sizing: border-box !important;overflow-wrap: break-word !important">注：目前為止這是世界上最大的芯片) 系統的高內存帶寬進行地震處理，通過利用低秩矩陣近似來擬合 SRAM（靜態隨機存取存儲器）晶圓級硬件上的問題，以及使用許多依賴于多維卷積算子的基于波動方程的算法。因此，該團隊將標準地震基準數據集實施到 Cerebras 處理元件的小型本地存儲器中，將最壞情況下的負載平衡整個應用程序執行推斷到 35,784,000 個處理元件上的 48 個 CS-2 系統。這是在人工智能定制架構上運行的應用程序的一個重要示例，可以支持新一代地震算法。
將深度等變模型的領先精度擴展到真實尺寸的生物分子模擬
哈佛大學約翰·A·保爾森工程與應用科學學院團隊成員 Albert Musaelian、Anders Johansson、Simon Batzner 和 Boris Kozinsky
該小組開發了 Allegro 架構，以彌合原子模擬的精度與速度之間的權衡，并能夠以量子保真度描述前所未有的復雜結構中的動力學。這是通過創新模型架構、大規模并行化和針對高效 GPU 使用而優化的模型實現相結合來實現的。Allegro 的可擴展性通過在國家能源研究科學計算中心的 Perlmutter 系統上對蛋白質動力學進行長達納秒的穩定模擬以及完整、全原子、明確溶劑化的 HIV 衣殼的多達 4400 萬個原子結構來說明。他們實現了高達 1 億個原子的強大擴展。
關于戈登·貝爾及戈登·貝爾獎
戈登·貝爾（Gordon Bell），男，高性能和并行計算領域先驅。1934年8月19日出生于美國密蘇里州的柯克斯維爾，1995年8月-至今，擔任微軟灣區研究中心高級研究員。
作為DEC的技術靈魂，貝爾構思、設計和主持開發的計算機PDP-4，PDP-5，PDP-6，PDP-8，PDP-10及PDP-11使計算機工業翻天覆地。如果要為DEC建造一座名人堂，那么戈登·貝爾的像應該緊挨著奧爾森。在某種意義上，他才是DEC真正的電腦英雄。他是一位計算機天才，是DEC的技術靈魂。《數據信息》雜志稱他為計算機業的弗蘭克·賴特，后者是美國最偉大的建筑家。
Gordon Bell創立于1987年的戈登貝爾獎 ，是國際上高性能計算應用領域的最高學術獎項，被稱為“超算領域的諾貝爾獎”，由ACM每年評選和頒發，具有較大的國際影響力。
