清华“可扩展大气动力模拟”联合成果获高性能计算应用最高奖“戈登·贝尔”奖

11月17日,在美国盐湖城召开的超级计算世界顶级大会(SC2016)上,清华大学计算机系薛巍、地球系统科学研究中心付昊桓和中科院软件所杨超共同领导的国内研究团队完成的“千万核可扩展大气动力学全隐式模拟”一举拿下世界高性能计算应用最高奖“戈登·贝尔”奖,实现了自该奖创办30年以来我国在此大奖上零的突破,成为我国高性能计算应用发展的新里程碑。 

这一成果是由清华大学计算机系、清华大学地球系统科学研究中心与中科院软件所,联合北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院、国家并行计算机工程技术研究中心和国家超级计算无锡中心共同完成。成果发表于SC2016,论文题目为(千万核可扩展大气动力学全隐式模拟)“10M-Core Scalable Fully-Implicit Solver for Nonhydrostatic Atmospheric Dynamics”,论文作者共12人,7人来自清华大学,其中杨超、薛巍、付昊桓为该论文共同通讯作者。 

该成果设计和开发了一种新的用于大气动力模拟的高可扩展全隐式求解算法和软件,世界上第一次在大规模异构众核系统(神威·太湖之光)上实现了千万核可扩展的高效并行求解,第一次在有效时间尺度完成了500米以上分辨率的大气模拟。该成果在应用与算法两个层面实现了重大突破:应用层面,第一次证明了全隐式求解方法是构建未来超高分辨率大气模式一种有竞争力的选择,该大气动力过程的模拟速度较美国下一代大气模拟系统(GFDL开发的AM3非静力大气模式)的计算效率提升近1个数量级,未来可应用于高分辨率气候模拟和高精细数值天气预报,提升预估、预报精度;算法层面,实现了目前世界上第一个可扩展到千万核,峰值效率超过6%的隐式求解器,较2015年“戈登·贝尔”奖获奖工作在并行度和峰值效率均提升一个数量级,预计未来在航空、地学、能源等领域的挑战性计算问题中有着广阔的应用前景。 

“戈登·贝尔”奖(ACM Gordon Bell Prize)是高性能计算应用最高奖 设立于1987年,由美国计算机协会(Association for Computing Machinery, ACM)每年11月所召开的超算领域最有影响力的会议SC颁发,旨在奖励时代前沿的并行计算研究成果,特别是在高性能计算创新应用方面的杰出成就,被誉为“超级计算应用领域的诺贝尔奖”。

同时,11月15日,清华大学负责运营的“神威·太湖之光”在SC2016大会上公布的最新TOP500榜单中再次蝉联世界第一;11月16日,“神威·太湖之光”荣获第三届世界互联网大会·乌镇峰会颁发的世界互联网领先科技成果奖。

“戈登·贝尔”奖获奖证书

“戈登·贝尔”奖领奖现场(左一清华大学计算机系博士生王欣亮、左二清华大学计算机系博士后甘霖、左三清华大学地球系统科学研究中心副教授付昊桓)

千万核可扩展大气动力学全隐式模拟项目弱可扩展性测试,及显式隐式计算方法性能对比结果

千万核可扩展大气动力学全隐式模拟项目核心算法流程