IT 之家 12 月 3 日消息，據(jù)中國科大官網(wǎng)，當(dāng)?shù)貢r(shí)間 11 月 16 日，中國科大入圍國際戈登?貝爾獎(jiǎng)評選的超算應(yīng)用成果 ，參加了在美國密蘇里州圣路易斯召開的全球超級計(jì)算大會(huì)（SC21）的線上答辯，報(bào)告了中國科大在新一代神威超級計(jì)算機(jī)上首次實(shí)現(xiàn) EAST（先進(jìn)實(shí)驗(yàn)超導(dǎo)托卡馬克）和 CFETR（中國聚變工程試驗(yàn)堆）“聚變堆全裝置動(dòng)理學(xué)等離子體演化模擬”。
IT之家了解到，該項(xiàng)成果由核科學(xué)技術(shù)學(xué)院肖建元副研究員課題組與計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院安虹教授課題組聯(lián)合攻關(guān)，在中國科學(xué)院合肥物質(zhì)研究院等離子體物理研究所、中國科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院、國家超級計(jì)算無錫中心、北京大學(xué)和鄭州大學(xué)相關(guān)研究人員的緊密配合下完成。
▲ 對 EAST 和 CFETR 全裝置等離子體演化模擬結(jié)果
據(jù)介紹，目前，在受控聚變領(lǐng)域最主流的磁約束 Tokamak 裝置中，由于中心等離子體溫度需要達(dá)到一億度以上，而外部約束超導(dǎo)磁體則需要在接近絕對零度的環(huán)境中，超高的溫度與壓強(qiáng)梯度會(huì)驅(qū)動(dòng)各種等離子體中的不穩(wěn)定性從而破壞約束。如何更精確地模擬磁約束等離子體長時(shí)間演化以便設(shè)計(jì)更經(jīng)濟(jì)而約束性能更好的 Tokamak 裝置一直是一個(gè)難點(diǎn)。
中國科大與中科院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院合作，基于上世紀(jì) 80 年代由我國數(shù)學(xué)家馮康提出的保辛結(jié)構(gòu)算法理論，發(fā)展了一套針對等離子體帶電粒子-電磁場系統(tǒng)具有長期守恒性質(zhì)的顯式高階非正則辛 Particle-in-Cell 格式；自主設(shè)計(jì)了 SymPIC 等離子體帶電粒子-電磁場系統(tǒng)的大規(guī)模保結(jié)構(gòu)動(dòng)理學(xué)數(shù)值模擬軟件；通過在算法、軟件棧和自動(dòng)向量化等方面進(jìn)行一系列關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，在新一代神威超級計(jì)算機(jī)首次對 EAST（由等離子體所自行設(shè)計(jì)研制的國際首個(gè)非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置）和 CFETR 全裝置等離子體演化實(shí)現(xiàn)了最大規(guī)模的長時(shí)間高保真模擬，已用于計(jì)算波在等離子體中的傳播、電流驅(qū)動(dòng)、隨機(jī)加熱等現(xiàn)象并獲得了比傳統(tǒng)算法更加可靠的非線性長期結(jié)果。
中國科大表示，與同類但傳統(tǒng)的 PIC 模擬軟件相比，SymPIC 軟件具有無可比擬的長期數(shù)值穩(wěn)定性優(yōu)勢，克服了一直困擾傳統(tǒng) PIC 模擬軟件中的數(shù)值自加熱問題。由于辛算法相關(guān)的研究非常前沿，并且我們使用了自主研發(fā)的領(lǐng)域?qū)Ｓ谜Z言及軟件棧優(yōu)化技術(shù)，國際上尚無同類的商業(yè)軟件，只有少數(shù)研究組有自己的程序，但效率、可擴(kuò)展性均無法與我們的程序相比。該軟件適用于研究等離子體動(dòng)理學(xué)復(fù)雜演化，目前主要用于研究高溫 Tokamak 等離子體的邊界湍流、不穩(wěn)定性、輸運(yùn)、非線性波加熱等問題。未來隨著超級計(jì)算機(jī)算力達(dá)到 10E 級，模擬的分辨率將進(jìn)一步提升，我們可以把研究擴(kuò)展到更強(qiáng)磁場的 Tokamak 等離子體，探索強(qiáng)磁場中的反常輸運(yùn)、不穩(wěn)定性等重要問題，研究燃燒等離子體科學(xué)中以前無法解決的新問題，描述等離子體放電從啟動(dòng)到終止的整個(gè)演化過程。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1145/3458817.3487398
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6587/abc297/meta
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-4326/ac2d57/meta
廣告聲明：文內(nèi)含有的對外跳轉(zhuǎn)鏈接（包括不限于超鏈接、二維碼、口令等形式），用于傳遞更多信息，節(jié)省甄選時(shí)間，結(jié)果僅供參考，IT之家所有文章均包含本聲明。