Hadiah Gordon Bell 2023 Diumumkan: Pemenang Simulasi Bahan "Ketepatan Tahap Kuantum" Supercomputer Frontier

Hadiah ACM Gordon Bell telah ditubuhkan pada tahun 1987 dan dianugerahkan oleh Persatuan Komputer Amerika Ia dikenali sebagai "Hadiah Nobel" dalam dunia superkomputer. Anugerah itu diberikan setiap tahun untuk mengiktiraf pencapaian cemerlang dalam pengkomputeran berprestasi tinggi. Hadiah $10,000 diberikan kepada Gordon Bell, perintis dalam pengkomputeran berprestasi tinggi dan selari.

Baru-baru ini, di Persidangan Pengkomputeran Super Global SC23, Hadiah ACM Gordon Bell 2023 telah dianugerahkan kepada pasukan penyelidik antarabangsa 8 ahli dari Amerika Syarikat dan India, yang mencapai simulasi bahan ketepatan kuantum berskala besar. Projek berkaitan bertajuk "Pemodelan bahan berskala besar dengan ketepatan kuantum: simulasi ab initio bagi kuasikristal dan kecacatan penyebaran interaksi dalam aloi logam."

Ahli pasukan datang dari pelbagai latar belakang dan berasal dari Universiti Michigan, Makmal Kebangsaan Oak Ridge dan Institut Sains India (Bangalore)

ahli pasukan yang memenangi anugerah.

Pada tahun 2021, pasukan aplikasi pengkomputeran super China yang terdiri daripada 14 ahli memenangi Anugerah Gordon Bell. Ahli pasukan datang dari Makmal Zhijiang, Pusat Wuxi Superkomputer Nasional, Universiti Tsinghua dan Pusat Penyelidikan Sains Kuantum Shanghai. Pasukan itu memenangi anugerah itu sebagai pengiktirafan atas penggunaan superkomputer Sunway generasi baharu negara saya untuk menjalankan "simulasi masa nyata litar rawak kuantum skala besar." Sebelum ini, pasukan itu memenangi Hadiah Gordon Bell selama dua tahun berturut-turut pada 2016 dan 2017

Gambaran Keseluruhan Penyelidikan

Kami tahu bahawa dinamik molekul ialah penggunaan simulasi komputer untuk lebih memahami gerakan atom dan molekul dalam sistem proses. Ab initio (Latin, ab initio) ialah satu cabang dinamik molekul yang terbukti amat berguna untuk masalah penting dalam fizik dan kimia, termasuk pemahaman yang lebih baik tentang mekanisme mikroskopik, memperoleh cerapan baharu dalam sains bahan, dan membuktikan eksperimen Data dsb.

Sila klik pautan di bawah untuk melihat kertas kerja: https://dl.acm.org/doi/pdf/10.1145/3581784.3627037

adalah profesor penyelidikan mekanikal dan penyelidikan Vikram ini sains bahan dan kejuruteraan di Universiti Michigan Gavini mengetuai simulasi menggunakan kaedah prinsip pertama persamaan Schrödinger menggunakan Frontier (1.14 exaflop HPE Cray EX superkomputer) di Makmal Kebangsaan Oak Ridge Jabatan Tenaga A.S.. Persamaan menerangkan sifat kebarangkalian sistem mikroskopik, dan penemuan boleh digunakan untuk mereka bentuk bahan calon untuk aloi baharu dan memacu usaha reka bentuk pengiraan lain seperti penemuan dadah Pasukan Gavini menggunakan rangka kerja pengkomputeran bersepadu pada superkomputer Frontier dan Summit ke Dislokasi. atau kecacatan, dalam sistem magnesium yang terdiri daripada hampir 75,000 atom telah disimulasikan. Aloi magnesium adalah calon yang menjanjikan sebagai aloi ringan, tetapi terkehel kekosongan di dalamnya boleh membawa kepada masalah kerapuhan dan keretakan. Memahami kehelan dalam aloi magnesium boleh membawa kepada aloi yang lebih ringan dan lebih fleksibel untuk industri

Perbandingan artikel ini dengan kerja sebelumnya.

Pasukan sedang menggunakan superkomputer Perlmutter di Pusat Pengkomputeran Saintifik Penyelidikan Tenaga Nasional untuk mengkaji kestabilan kuasikristal dalam aloi ytterbium-kadmium

Pengiraan ini adalah berdasarkan kaedah ketumpatan yang menggunakan teori kuantum, mekanikal. mengira struktur atom dan elektronik bahan dan menggunakan pembelajaran mesin untuk mendekati tahap ketepatan pengiraan kuantum banyak jasad. Mereka menggunakan 8,000 nod Frontier, dengan kuasa pengkomputeran maksimum 659.7 petaflops

"Sambil kami berusaha untuk mencapai ketepatan yang lebih tinggi, bilangan sistem pengkomputeran yang tersedia telah menurun secara mendadak," kata Gavini. "Kami menggunakan hasil pengiraan kuantum banyak badan pada sistem yang lebih kecil dan menggunakan pembelajaran mesin untuk membuat kesimpulan hubungan konstitutif universal untuk elektron, yang boleh digunakan dalam pengiraan teori fungsi ketumpatan yang lebih besar. Menggabungkan kaedah ini, kami dapat menggunakan alat seperti Frontier The kelebihan mesin yang begitu besar, sambil menghampiri ketepatan kuantum "

Artikel ini memberikan gambaran keseluruhan kaedah untuk mencapai simulasi bahan berskala besar dengan ketepatan kuantum.

Kajian ini merupakan pencapaian terbaru dalam sedekad kerja oleh pasukan Frontier. Kajian terdahulu pada 2019 menggunakan Summit untuk mensimulasikan lebih daripada 10,000 atom magnesium dan turut dicalonkan untuk Hadiah Gordon Bell.

Proses penghasilan aloi melibatkan pencairan dan pencampuran logam. Kecacatan yang terbentuk semasa pemejalan boleh membantu atau merosakkan sifat bahan. Struktur atom bahan memainkan peranan penting dalam tingkah laku kecacatan garis ini, sering dipanggil kehelan.

Aluminium ialah logam mudah ditempa yang boleh menampung kehelan dan pergerakan berkat struktur atomnya. Struktur atom magnesium tidak boleh dengan mudah menampung kehelan, jadi sifatnya lebih rapuh mencapai sifat yang diingini daripada yang tidak diingini? Dalam penyelidikan terdahulu kami meneroka tenaga kehelan individu dalam magnesium pukal Dalam kajian ini, kami menyiasat kecacatan lanjutan berinteraksi dalam aloi magnesium." , dengan ketepatan hampir kuantum. Gavini berharap dapat menggunakan kaedah ini dalam pelbagai kajian.

"Jika kita boleh melakukan pengiraan berskala besar ini dengan ketepatan hampir kuantum, ini bermakna kita boleh mereka bentuk bahan yang lebih baik melalui reka bentuk pengiraan, meneroka sebatian untuk penemuan ubat, dan memahami nanozarah dan sistem bahan pada tahap baharu. Butiran ciri," Gavini berkata. "Tanpa pengkomputeran exascale dan Frontier, kami tidak akan dapat melakukan jenis pengiraan ini. Sekarang setelah kami tahu cara melakukannya, kami boleh menggunakan kaedah ini secara meluas untuk meneroka masalah lain

Menurut pasukan penyelidik, Kaedah ini boleh digunakan merentasi banyak bidang saintifik dan menjawab beberapa soalan mencabar yang telah wujud selama beberapa dekad, daripada aeroangkasa kepada perubatan.

Atas ialah kandungan terperinci Hadiah Gordon Bell 2023 Diumumkan: Pemenang Simulasi Bahan "Ketepatan Tahap Kuantum" Supercomputer Frontier. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!