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作者丨施方圓
編輯丨陳彩嫻
2022 年 11 月 17 日，高性能計算領域的最高榮譽之一“戈登貝爾獎”公布，來自法國、日本和美國的16人國際團隊獲獎。
獲獎原因是：在超算上實現突破性的網格細化粒子細胞模擬，推動激光電子加速器設計的發展。
相關工作成果介紹體現在論文“Pushing the Frontier in the Design of Laser-Based Electron Accelerators with Groundbreaking Mesh-Refined Particle-In-Cell Simulations on Exascale-Class Supercomputers”中。
獲勝團隊將獲得由 HPC 名人 Gordon Bell 提供的 1 萬美元獎金。獎金不高，榮譽物無價。
這個國際團隊主要用 Frontier 、 Fugaku 、 Summit 和 Perlmutter 四臺超級計算機對等離子加速器技術進行深入的研究。其中一個作者 Vay 解釋：
“等離子體加速器技術有可能提供比現有粒子加速器更緊湊的粒子加速器，為科學、工業、安全和健康領域的新應用打開大門。利用世界上最強大的超級計算機來推動研究，使這些復雜的機器成為現實，對我們所有人來說都很刺激。”
而胞中粒子法（ PIC ）是高性能計算中的一項技術，用于模擬帶電粒子或等離子體的運動。PIC 在許多領域都有應用，包括核聚變、加速器、空間物理學和天體物理學。最近推出的 exascale 級計算機擴展了 PIC 模擬的視野。根據論文的摘要，該團隊展示了一種首創的網格細化（ MR ）大規模并行 PIC 代碼，用于在 Frontier、Fugaku、Summit 和 Perlmutter 四臺超級計算機上優化的動力學等離子體模擬。
研究團隊提出一種首創的網格細化 （ MR ）大規模并行胞中粒子 (PIC) 代碼，用于在 Frontier、Fugaku、Summit 和 Perlmutter 超級計算機上優化的動力學等離子體模擬。
WarpX PIC 代碼中實現的主要創新包括：
1、三級并行化策略，展示了在數百萬個 A64FX 內核和數萬個 AMD 和 Nvidia GPU 上的性能可移植性和擴展性；
2、在論文中突破性的網格細化功能，將計算成本節省了 1.5 到 4 倍；
3、多個 MR 級別之間的有效負載平衡策略。
MR PIC 代碼啟用了 Frontier 、 Fugaku 和 Summit 上激光與物質相互作用的 3D 模擬，這是迄今為止標準代碼無法實現的。
在論文文末獲獎團隊表示，“在大規模電磁 PIC 模擬中使用網格細化是第一次，代表了一種范式轉變，論文中的模型用網格細化節省了 1.5 倍到 4 倍的計算成本，是邁向激光-等離子體相互作用建模新時代的一個里程碑式的墊腳石。”
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