近日，一項由中國科研團隊帶來的創(chuàng)新成果震驚了科學(xué)計算領(lǐng)域。深圳北理莫斯科大學(xué)的研究人員成功研發(fā)出一種高性能算法，該算法能夠顯著提升NVIDIA消費級GPU在科學(xué)計算方面的表現(xiàn)，其性能提升幅度竟高達800倍。
深圳北理莫斯科大學(xué)，這所由北京理工大學(xué)與莫斯科國立羅蒙諾索夫大學(xué)強強聯(lián)合創(chuàng)辦的學(xué)府，再次展現(xiàn)了其在科研領(lǐng)域的強大實力。此次研發(fā)的算法，主要聚焦于增強近場動力學(xué)（Peridynamics）的計算效率。近場動力學(xué)作為一種前沿的非局部理論，在解決材料斷裂、損壞等復(fù)雜物理問題上具有顯著優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于航空、工程、軍事等多個重要領(lǐng)域。
然而，近場動力學(xué)的計算過程極為復(fù)雜，傳統(tǒng)模擬方法往往難以滿足高效計算的需求。針對這一難題，深圳北理莫斯科大學(xué)團隊基于NVIDIA CUDA編程技術(shù)，精心打造了全新的PD-General框架。該框架通過優(yōu)化算法設(shè)計和內(nèi)存管理，充分發(fā)掘了GPU的大規(guī)模并行計算能力，實現(xiàn)了計算效率的質(zhì)的飛躍。
實驗結(jié)果顯示，在普通的RTX 4070顯卡上，新算法的表現(xiàn)令人驚嘆。與傳統(tǒng)串行算法相比，其速度提升了800倍；即使與新的OpenMP并行算法相比，也實現(xiàn)了100倍的性能提升。在涉及上百萬粒子的大規(guī)模模擬中，新算法完成4000步迭代所需的時間僅需不到5分鐘。而在大規(guī)模2D單軸拉伸問題中，新算法更是以不到2分鐘的時間，完成了695萬次單精度迭代。
新算法的應(yīng)用前景極為廣闊。在航空與國防領(lǐng)域，它可以改進航空器結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)力與失效模型，提升飛行器的安全性和可靠性。在工程與制造領(lǐng)域，新算法能夠顯著提高建筑與工業(yè)材料測試的效率，降低研發(fā)成本。在軍事研究領(lǐng)域，新算法還能加快防御性材料的抗沖擊研究，為國防事業(yè)貢獻力量。
尤為這一算法并不依賴于高性能的GPU芯片，因此不會受到美國制裁的限制。普通消費級家用GPU即可滿足其運行需求，這無疑為更廣泛的應(yīng)用提供了可能。如果未來能夠進一步遷移支持國產(chǎn)GPU硬件，那么新算法的性能和應(yīng)用范圍無疑將得到進一步提升。
此次中國科研團隊的創(chuàng)新成果，不僅彰顯了我國在高性能計算領(lǐng)域的實力，更為全球科學(xué)計算領(lǐng)域的發(fā)展注入了新的活力。我們有理由相信，在不久的將來，這一算法將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，為人類社會的進步貢獻力量。
