11 月 27 日消息，據新華社，美國能源部阿貢國家實驗室科學家 11 月初利用橡樹嶺國家實驗室的“前沿（Frontier）”超級計算機，實現了迄今最大規模宇宙天體物理模擬。

這為宇宙流體力學模擬設定了新基準，也為模擬原子物質和暗物質的物理特征奠定了堅實基礎。

“宇宙中有兩個組成部分：暗物質（據目前所知，它只會與引力產生相互作用）和常規物質，或原子物質”，項目負責人、阿貢計算科學部主任 Salman Habib 表示。

“因此，如果我們想知道宇宙在做什么，我們需要模擬這兩件事：引力以及所有其他物理現象，包括熱氣體、恒星和黑洞的形成。”他將其比作是天體物理學的“廚房水槽”，“這些模擬就是我們所謂的宇宙流體動力學模擬”。

與僅涉及引力效應的膨脹宇宙模擬過程相比，宇宙流體動力學模擬在計算成本上明顯更高，并且執行難度更大。

“例如，如果我們要模擬智利魯賓天文臺等大型望遠鏡所觀測到的大片宇宙，那么我們就要觀察數十億年的膨脹。”“在此之前，我們甚至無法想象除了在僅考慮引力的近似下進行如此大規模的模擬。”

據介紹，此次模擬中使用的超算代碼稱為 HACC，是硬件 / 混合加速宇宙學代碼的縮寫。不過，它原本屬于是為 15 年前千萬億級計算機開發的代碼，后來隨著 ExaSky 框架的升級而升級，現在已經能夠應對百億億次級計算機的應用。

ExaSky 是 Habib 在 Exascale Computing Project (ECP) 內領導的一個特殊項目，而 ECP 則是一個從 2016 年持續到 2024 年的 18 億美元（IT之家備注：當前約 130.59 億元人民幣）的 DOE 計劃，匯集了數千名專家，旨在為每秒執行超千萬億次或十億億次計算的超級計算機開發先進程序和軟件。

作為 ExaSky 的一部分，HACC 研究團隊在過去七年中為代碼添加了新功能，并對其進行了重新優化，以便在基于 GPU 加速器的百億億次級機器上運行。據稱，HACC 在 Frontier 上運行時的速度幾乎是參考運行速度的 300 倍。

這項新的模擬使用了 Frontier 大約 9,000 個計算節點，并由 AMD Instinct MI250X GPU 提供支持，實現了破紀錄的性能。“這不僅僅是物理域的絕對規模，這對于與百億億次計算與現代觀測進行直接比較所必需的，”OLCF 科學主任 Bronson Messer 說，“它還包括了包括重子和所有其他動態物理學的額外物理真實性，從而使得這種模擬成為 Frontier 的真正杰作。”