Hadiah Gordon Bell 2023 Diumumkan: Simulasi Bahan 'Ketepatan Tahap Kuantum' Frontier Supercomputer Menang

Editor | Zenan, Du Wei

Hadiah ACM Gordon Bell telah ditubuhkan pada tahun 1987 oleh American Computer Federation Award, dikenali sebagai " Hadiah Nobel" dalam bidang superkomputer. Anugerah itu diberikan setiap tahun untuk mengiktiraf kecemerlangan dalam pengkomputeran berprestasi tinggi. Hadiah $10,000 ditawarkan oleh Gordon Bell, perintis dalam bidang pengkomputeran berprestasi tinggi dan selari, kepada pasukan antarabangsa 8 orang penyelidik AS dan India pada persidangan superkomputer global SC23 baru-baru ini Pasukan itu memenangi ACM Gordon Bell 2023 Hadiah untuk kejayaan pelaksanaan simulasi bahan dengan ketepatan kuantum berskala besar. Nama projek ini ialah "Pemodelan bahan berskala besar yang tepat kuantum: simulasi ab initio bagi kuasikristal dan kecacatan pengembangan interaksi dalam aloi logam"

Ahli pasukan adalah dari Universiti Michigan dan Oak Ridge Makmal Kebangsaan , dan Institut Sains India (Bangalore).

Ahli pasukan yang memenangi anugerah.

Sebelum ini, Anugerah Gordon Bell 2021 telah dianugerahkan kepada 14 ahli pasukan aplikasi pengkomputeran super China, dengan ahli dari Makmal Zhijiang dan Pusat Wuxi Pengkomputeran Super Nasional, Universiti Tsinghua dan Pusat Penyelidikan Sains Kuantum Shanghai, di pengiktirafan Pasukan ini berdasarkan aplikasi "simulasi masa nyata litar rawak kuantum berskala ultra-besar" komputer super Sunway generasi baharu negara saya. Melangkah ke hadapan, pasukan aplikasi superkomputer China turut memenangi Anugerah Gordon Bell selama dua tahun berturut-turut pada 2016 dan 2017.

Ikhtisar Penyelidikan

Kandungan yang ditulis semula: Kami mengetahui bahawa dinamik molekul ialah kaedah menggunakan simulasi komputer untuk lebih memahami proses yang mana atom dan molekul bergerak dalam sistem. Cabang dinamik molekul ialah "Ab initio", teknik yang telah terbukti sangat berkesan dalam menyelesaikan masalah penting dalam fizik dan kimia, seperti pemahaman yang lebih baik tentang mekanisme mikroskopik, mendapatkan cerapan baharu dalam sains bahan, dan Pengesahan data eksperimen, dll.

Alamat kertas:

https://dl.acm.org/doi/pdf/10.1145/3581784.362703.362703.362784.362703

Penyelidikan yang diketuai oleh Vikram Gavini, profesor kejuruteraan mekanikal dan sains bahan dan kejuruteraan di Universiti Michigan, menggunakan Frontier (superkomputer HPE Cray EX exaflop 1.14) di Makmal Kebangsaan Oak Ridge Jabatan Tenaga A.S. untuk menggunakan persamaan Schrödinger Simulasi dilakukan menggunakan pendekatan prinsip pertama, di mana persamaan menerangkan sistem mikroskopik, termasuk sifat kebarangkalian mereka. Menurut laporan, hasilnya boleh digunakan untuk membantu mereka bentuk bahan calon untuk aloi baharu dan mempromosikan usaha reka bentuk pengiraan lain seperti penemuan dadah. Pasukan Gavini menggunakan rangka kerja pengkomputeran bersepadu pada superkomputer Frontier dan Summit untuk mensimulasikan kehelan, atau kecacatan, dalam sistem magnesium yang terdiri daripada hampir 75,000 atom. Aloi magnesium adalah calon yang menjanjikan untuk aloi ringan, tetapi kekosongan yang tidak sejajar dalam struktur atom magnesium boleh menyebabkan kerapuhan dan keretakan. Memahami kehelan dalam aloi magnesium boleh menyediakan industri dengan aloi yang lebih ringan dan lebih fleksibel 🎜🎜#Pasukan ini juga menggunakan superkomputer Perlmutter Pusat Pengkomputeran Saintifik Penyelidikan Tenaga Nasional untuk mengkaji kestabilan kuasikristal (struktur tersusun tetapi tidak berkala) dalam ytterbium-kadmium aloi.

Pengiraan ini bergantung pada teori fungsi ketumpatan, kaedah mekanikal kuantum untuk mengira struktur atom dan elektronik bahan, dan menggunakan pembelajaran mesin untuk mendekati tahap ketepatan tinggi pengiraan banyak badan kuantum. 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 meningkat secara mendadak. Tolak," 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, ialah artikel ini bertujuan untuk menggariskan kaedah untuk simulasi bahan berskala besar dengan ketepatan kuantum Untuk mencapai

#🎜🎜 #Frontier Hasil penyelidikan terkini pasukan adalah yang baharu. peristiwa penting dalam usaha mereka selama sedekad. Sebelum ini, kajian 2019 menggunakan Summit untuk mensimulasikan lebih daripada 10,000 atom magnesium, dan telah dicalonkan untuk Anugerah Gordon Bell

Proses penghasilan aloi melibatkan pencairan dan pencampuran logam. Kecacatan mungkin muncul semasa proses pemejalan dan mempunyai kesan positif atau negatif terhadap sifat bahan. Struktur atom bahan memainkan peranan penting dalam tingkah laku kecacatan seperti garisan ini, sering dipanggil kehelan

Logam mudah ditempa seperti aluminium mendapat manfaat daripada struktur atom, membolehkan logam menyesuaikan diri dengan kehelan dan pergerakannya. Struktur atom Magnesium tidak dapat dengan mudah menampung kehelan, menjadikannya lebih rapuh.

Di bawah keadaan yang betul, kelemahan ini boleh mencipta sifat yang tidak pernah berlaku sebelum ini, kata Gavini. "Mengapa kecacatan ini terbentuk? Bagaimanakah kita boleh mengeksploitasi kecacatan ini untuk menghasilkan sifat yang diingini dan bukannya tidak diingini? Dalam penyelidikan terdahulu, kami meneroka tenaga kehelan individu dalam magnesium pukal. Dalam kajian ini, kami menyiasat Hasilnya adalah imej yang paling terperinci struktur ini setakat ini, 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 secara meluas dalam banyak bidang saintifik dan boleh menyelesaikan beberapa masalah mencabar yang telah lama wujud dalam bidang dari aeroangkasa kepada perubatan

Kandungan rujukan:

https://awards.acm.org/bell
https://news.engin. .umich.edu/2023/11/material-simulation-with-quantum-accuracy-wins-gordon-bell-prize/https://www.hpcwire.com/off-the-wire /ornls-frontier-achieves- hampir-kuantum-ketepatan-dalam-simulasi-aloi-bertanding-untuk-hadiah-gordon-bell/

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