| 세계 최초로 천만코어 병렬 제일성 원리 컴퓨팅 시뮬레이션 달성 | ||
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  중국과학기술대학교 허페이(合肥)마이크로스케일물질과학 국가연구센터 진룽(金龙) 연구팀은 협력기관과 공동으로 대규모 수만 개 원자분자 고체 시스템의 제일성 원리 컴퓨팅 시뮬레이션을 목표로 DGDFT에 기반해 중국산 선웨이·타이후즈광(神威·太湖之光) 슈퍼컴퓨터를 이용하여 천만코어 초대규모 병렬 컴퓨팅을 달성했다. 해당 성과는 "Chinese Science Bulletin"에 온라인으로 게재되었다. DGDFT방법은 자기모순 없는 장(self-consistent field)의 반복과정에서 동적으로 생성된 적응적 국지기저함수(ALB)를 이용해 KS방정식을 푸는 방법으로 평면파 기저계(basis set)와 견줄 수 있는 고정밀도 계산 결과이다. 해당 성과의 알고리즘은 양극 병렬화 전략을 채택해 병렬 계산 중 다양한 데이터 분포, 태스크 스케줄링(task scheduling) 및 데이터통신 방안 등을 처리함과 아울러 선웨이(申威)SW26010 매니코어 프로세서의 장점을 결합해 마스터/슬레이브 코어 멀티스레드 이기종(heterogeneous) 병렬 및 고성능 계산 함수 라이브러리를 구축함으로써 "선웨이·타이후즈광"에서의 초대규모 고성능 DFT 계산 시뮬레이션을 완성하였다. 계산 결과 DGDFT 방법은 "선웨이·타이후즈광" 슈퍼컴퓨터에서 8,519,680개 계산 프로세싱 코어(131,072개 코어그룹)로 병렬 확장될 수 있어 수만 개 탄소원자(11,520개 탄소원자)를 함유한 2차원 금속 그래핀 시스템의 전자구조 성질 연구에 사용할 수 있다. 슈퍼컴퓨터 및 고성능 컴퓨팅기술의 빠른 발전에 힘입어 KS방정식 밀도범함수이론(KS-DFT) 기반의 제1원리 계산 시뮬레이션은 응집물질물리, 재료과학, 화학 및 생물 등 연구 분야에서 점점 중요한 역할을 하고 있다. 선웨이·타이후즈광 슈퍼컴퓨터 시스템은 이론적 부동점 컴퓨팅파워가 10억억차급에 달하는 세계 첫 슈퍼컴퓨터 시스템이다. 강력한 이론적 부동점 컴퓨팅파워는 중국이 자체 설계한 40,960개의 제2세대 선웨이 26,010 멀티코어 프로세서에서 비롯되었으며 대규모의 멀티레벨 병렬 컴퓨팅 유닛과 독특한 온칩 스토리지 구조를 보유한다. 그러나, 병렬 알고리즘 설계와 성능 최적화는 여전히 많은 과제에 직면해 있으며 중대 응용의 구동 하에 알고리즘 설계와 최적화를 달성하는 방법 개발이 시급하다. 연구진은 중국과학기술대학교의 이론 및 컴퓨터화학의 저 단위(Low scale) 이론적 알고리즘과 중국산 고성능 병렬 컴퓨팅 소프트웨어 및 하드웨어의 장점을 결합하여 선웨이·타이후즈광 슈퍼컴퓨터의 강력한 컴퓨팅파워를 최대한 발휘했다. 저 단위, 저 통신(Low communication), 저 메모리, 저 메모리 액세스(Low memory access)의 병렬 컴퓨팅 방법을 개발하고 평면파 정확도를 갖춘 천만코어 초대규모 고성능 병렬 컴퓨팅을 달성했다. 아울러, 시뮬레이션 시스템의 크기(수만 개 원자)는 국제 동등 평면파 정확도의 컴퓨팅 시뮬레이션 소프트웨어보다 수백 배 더 높다. 해당 연구 성과는 현대 최첨단 컴퓨팅 방법과 세계 최고 고성능 컴퓨팅 플랫폼을 이용한 대규모적이고 장시간의 고정확도 제일성 원리 재료 시뮬레이션이 현실화되었음을 의미한다. 정보출처 : http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2020-07/09/content_448341.htm?div=-1 |
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