中國(guó)百億億次超算、世界最大芯片系統(tǒng)等入圍2023戈登·貝爾獎(jiǎng)
2023-08-11 11:49:46 EETOP與往年一樣,2023 年戈登·貝爾獎(jiǎng)(GBP)吸引了眾多令人激動(dòng)的參賽者。計(jì)算機(jī)械協(xié)會(huì)(ACM)GBP 獎(jiǎng)委員會(huì)從中選出了六位入圍者。下圖為戈登·貝爾。
GBP 授予在世界領(lǐng)先的超級(jí)計(jì)算機(jī)上使用最先進(jìn)的軟件和硬件技術(shù)進(jìn)行的最有價(jià)值的科學(xué)計(jì)算。GBP 代表了評(píng)估的各個(gè)方面,如目標(biāo)問(wèn)題的重要性、性能優(yōu)化、目標(biāo)系統(tǒng)性能的最大利用率以及為廣泛傳播的平臺(tái)提供的知識(shí)。今年,戈登·貝爾決賽入圍者的工作涉及各種應(yīng)用,包括材料科學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)、核模擬、地震處理和生物分子模擬。硬件平臺(tái)也包括世界一流的系統(tǒng):Frontier(ORNL,美國(guó))、新神威系統(tǒng)(Sunway System,中國(guó)無(wú)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(guó))。
以下是今年戈登·貝爾決賽入圍者的作品簡(jiǎn)介。ACM 戈登·貝爾獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)?wù)邔⒃诮衲?/span> 11 月丹佛 SC23 大會(huì)的特別儀式上宣布。
量子精度的大規(guī)模材料建模: 金屬合金中的準(zhǔn)晶體和相互作用擴(kuò)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(tuán)隊(duì)成員包括密歇根大學(xué)、印度科學(xué)研究所和橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室
在這項(xiàng)工作中,團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種混合方法,利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)將密度函數(shù)理論(DFT)和量子多體(QMB)問(wèn)題結(jié)合起來(lái)。這項(xiàng)工作實(shí)現(xiàn)了高精度計(jì)算,并通過(guò)將 QMB 方法與 DFT 相結(jié)合的逆-DFT 實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模建模。他們實(shí)現(xiàn)了地面階段的能量計(jì)算,同時(shí)保持了與 QMB 相稱的精度,使用了橡樹嶺領(lǐng)導(dǎo)計(jì)算設(shè)施內(nèi) Frontier 超級(jí)計(jì)算機(jī) 60% 以上的資源。
邁向渦輪機(jī)械流動(dòng)的百億億級(jí)計(jì)算
Weiqi Shen, Jiahuan Cui, Yao Zheng等(共 19 位作者),來(lái)自浙江大學(xué)、清華大學(xué)、國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心、劍橋大學(xué)、佛羅里達(dá)大學(xué)團(tuán)隊(duì)
該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新的大渦流模擬代碼,用于解決渦輪機(jī)械中的可壓縮流。他們將該代碼應(yīng)用于美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)的重大挑戰(zhàn)問(wèn)題,使用高階非結(jié)構(gòu)化求解器求解高壓渦輪級(jí)聯(lián)的 16.9 億個(gè)網(wǎng)格元素和 8650 億個(gè)自由度。該代碼是在無(wú)錫的新神威超級(jí)計(jì)算機(jī)上計(jì)算的,該超級(jí)計(jì)算機(jī)每個(gè)節(jié)點(diǎn)擁有多達(dá)1920萬(wàn)個(gè)內(nèi)核,其中每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)由384個(gè)計(jì)算內(nèi)核和6個(gè)控制內(nèi)核組成。
用于先進(jìn)設(shè)計(jì)的百億億次級(jí)多物理場(chǎng)核反應(yīng)堆模擬
Elia Merzaria、Steven Hamilton、Thomas Evans 等人(共 12 位作者)由來(lái)自賓夕法尼亞州立大學(xué)、橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和伊利諾伊大學(xué)厄巴納香檳分校的團(tuán)隊(duì)組成
該團(tuán)隊(duì)模擬了一個(gè)先進(jìn)的核反應(yīng)堆系統(tǒng),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(jì)算流體動(dòng)力學(xué)代碼 NekRS。Nek5000/RS在ORNL的Frontier系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn),實(shí)現(xiàn)了10億個(gè)譜元和3500億個(gè)自由度,而Shift則在8192個(gè)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)了非常高的弱縮放。結(jié)果,他們計(jì)算了 214,896 個(gè)燃料棒區(qū)域中的 6 個(gè)反應(yīng),統(tǒng)計(jì)誤差低于 1%,為蒙特卡羅運(yùn)輸應(yīng)用提供了首個(gè)解決方案。
通過(guò)前所未有的譜元模擬探索湍流瑞利-貝納德對(duì)流的最終狀態(tài)
Niclas Jansson、Martin Karp、Adalberto Perez 等人(總共 12 位作者),其中包括來(lái)自 KTH 皇家理工學(xué)院、弗里德里?!啔v山大大學(xué)、馬克斯·普朗克計(jì)算和數(shù)據(jù)設(shè)施以及伊爾梅瑙工業(yè)大學(xué)的團(tuán)隊(duì)
該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了高保真光譜元素代碼 Neko,這對(duì)于對(duì)完全發(fā)展的湍流進(jìn)行前所未有的大規(guī)模直接數(shù)值模擬至關(guān)重要,同時(shí)保持 GPU 加速平臺(tái)上的高性能可移植性。他們應(yīng)用了 GPU 優(yōu)化的預(yù)處理器,其任務(wù)重疊用于壓力泊松方程和原位數(shù)據(jù)壓縮。他們還通過(guò)復(fù)雜的工作流程控制,在配備多達(dá) 16,384 個(gè) GPU 的 LUMI 和 Leonardo 超級(jí)計(jì)算機(jī)上進(jìn)行了大規(guī)模瑞利-貝納德對(duì)流的初始運(yùn)行。
在 Cerebras CS-2 系統(tǒng)上使用代數(shù)壓縮擴(kuò)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(guó)王科技大學(xué)和 Cerebras Systems Inc. 團(tuán)隊(duì)的成員。
這項(xiàng)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(tǒng)的高內(nèi)存帶寬進(jìn)行地震處理,通過(guò)利用低秩矩陣近似來(lái)擬合 SRAM(靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)晶圓級(jí)硬件上的問(wèn)題,以及使用許多依賴于多維卷積算子的基于波動(dòng)方程的算法。因此,該團(tuán)隊(duì)將標(biāo)準(zhǔn)地震基準(zhǔn)數(shù)據(jù)集實(shí)施到 Cerebras 處理元件的小型本地存儲(chǔ)器中,將最壞情況下的負(fù)載平衡整個(gè)應(yīng)用程序執(zhí)行推斷到 35,784,000 個(gè)處理元件上的 48 個(gè) CS-2 系統(tǒng)。這是在人工智能定制架構(gòu)上運(yùn)行的應(yīng)用程序的一個(gè)重要示例,可以支持新一代地震算法。
將深度等變模型的領(lǐng)先精度擴(kuò)展到真實(shí)尺寸的生物分子模擬
哈佛大學(xué)約翰·A·保爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院團(tuán)隊(duì)成員 Albert Musaelian、Anders Johansson、Simon Batzner 和 Boris Kozinsky
該小組開發(fā)了 Allegro 架構(gòu),以彌合原子模擬的精度與速度之間的權(quán)衡,并能夠以量子保真度描述前所未有的復(fù)雜結(jié)構(gòu)中的動(dòng)力學(xué)。這是通過(guò)創(chuàng)新模型架構(gòu)、大規(guī)模并行化和針對(duì)高效 GPU 使用而優(yōu)化的模型實(shí)現(xiàn)相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。Allegro 的可擴(kuò)展性通過(guò)在國(guó)家能源研究科學(xué)計(jì)算中心的 Perlmutter 系統(tǒng)上對(duì)蛋白質(zhì)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)納秒的穩(wěn)定模擬以及完整、全原子、明確溶劑化的 HIV 衣殼的多達(dá) 4400 萬(wàn)個(gè)原子結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)明。他們實(shí)現(xiàn)了高達(dá) 1 億個(gè)原子的強(qiáng)大擴(kuò)展。
關(guān)于戈登·貝爾及戈登·貝爾獎(jiǎng)
戈登·貝爾(Gordon Bell),男,高性能和并行計(jì)算領(lǐng)域先驅(qū)。1934年8月19日出生于美國(guó)密蘇里州的柯克斯維爾,1995年8月-至今,擔(dān)任微軟灣區(qū)研究中心高級(jí)研究員。
作為DEC的技術(shù)靈魂,貝爾構(gòu)思、設(shè)計(jì)和主持開發(fā)的計(jì)算機(jī)PDP-4,PDP-5,PDP-6,PDP-8,PDP-10及PDP-11使計(jì)算機(jī)工業(yè)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(yīng)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(jì)算機(jī)天才,是DEC的技術(shù)靈魂。《數(shù)據(jù)信息》雜志稱他為計(jì)算機(jī)業(yè)的弗蘭克·賴特,后者是美國(guó)最偉大的建筑家。
Gordon Bell創(chuàng)立于1987年的戈登貝爾獎(jiǎng) ,是國(guó)際上高性能計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域的最高學(xué)術(shù)獎(jiǎng)項(xiàng),被稱為“超算領(lǐng)域的諾貝爾獎(jiǎng)”,由ACM每年評(píng)選和頒發(fā),具有較大的國(guó)際影響力。
關(guān)鍵詞: 戈登·貝爾獎(jiǎng) 百億億次超算 神威
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