中国科大首次实现千万核并行第一性道理计较模仿

 
基于“神威·太湖之光”再打破：  
中国科大首次实现千万核并行第一性道理计较模仿  
 

克日，中国科学技能大学（以下简称中国科大）针对大标准数万原子分子固体体系的第一性道理计较模仿，以低标度平面波高精度计较软件DGDFT为基本，在国产“神威·太湖之光”超等计较机上实现了千万核超大局限并行计较，研究成就以“High performance computing of DGDFT for tens of thousands of atoms using millions of cores on Sunway TaihuLight”为题在线颁发于Science Bulletin（《科学传递》英文版）。

这项成就由合肥微标准物质科学国度研究中心、中国科大化学与质料科学学院传授杨金龙课题组，与计较机科学与技能学院传授安虹课题组连系攻关，在国度超等计较无锡中心和中国科学院软件研究所研究人员的细密共同下完成。

DGDFT要领是操作自洽场(SCF)迭代进程中动态生成的自适应局域基函数(ALB)来求解KS方程，具有可媲美平面波基组的高精度计较功效。安虹汇报《中国科学报》，该项成就的算法实现回收了两级并行化计策，用于处理惩罚并行计较中各类范例的数据漫衍、任务调治和数据通信方案等；同时团结申威SW26010众核处理惩罚器特点，实现了主从核多线程异构并行和高机能计较函数库，在“神威·太湖之光”上完成了超大局限高机能DFT计较模仿。

计较功效表白，DGDFT要领可以在“神威·太湖之光”超等计较机上并行扩展到8519680个计较处理惩罚核(131072个核组)，可以或许用于研究含有数万碳原子(11520碳原子)的二维金属石墨烯体系的电子布局性质。

安虹暗示，超等计较机和高机能计较技能的快速成长，使得基于KS方程密度泛函理论(KS-DFT)的第一性道理计较模仿在凝结态物理、质料科学、化学和生物等研究规模变得越来越重要。

“成长国产科学与工程计较软件时不我待。”安虹对记者暗示，自2010来以来，中国拥有了3台世界上计较速度最快的超等计较机，个中“神威·太湖之光”曾4次占据世界超等计较机TOP500排行榜第一，但海内第一性道理高机能计较软件却远远落伍于超算硬件的成长。因此，跟着国产超等计较机的快速成长，很有须要成长相应的理论算法和超大局限并行计较软件，从而充实发挥出这些超等计较机强大的计较本领，模仿研究更大标准的物理化学问题。

谈及此次成就的创新性，安虹先容说，此次通过超算应用团队、软件移植和机能优化团队、基本算法库开拓团队以及国度超算中心硬件技能支持团队的细密相助，实现了海内理论与计较化学的低标度理论算法与国产高机能并行计较软硬件优势的团结，充实发挥了“神威·太湖之光”超等计较机的强大计较本领。同时，开拓了低标度、低通讯、低内存、低访存的并行计较要领，实现了具有平面波精度的千万核超大局限高机能并行计较，使模仿体系的巨细(数万原子)比国际同等平面波精度的计较模仿软件提高了数百倍。

“这一成就说明，借助今世最先进的计较要领和世界顶级高机能计较平台，概略系、长时间的高精度第一性道理质料模仿已成为现实。”安虹说。

相关论文信息：10.1016/j.scib.2020.06.025

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