Физики из МГУ научили ПК решать задачи в десятки раз быстрее суперкомпьютеров

Российские физики нашли способ, как ПК обогнать суперкомпьютеры.

Российские физики нашли способ, как ПК обогнать суперкомпьютеры.
Иллюстрация DARPA.

Российские учёные научились на ПК проводить расчёты сложнейших уравнений квантовой механики, для которых обычно используются суперкомпьютеры. ПК справляется с задачей в разы быстрее: за 15 минут он выполняет работу, на которую суперкомпьютер тратит два-три дня.

Группа физиков из Научно-исследовательского института ядерной физики МГУ имени М.В. Ломоносова научилась на персональном компьютере с графическим процессором проводить расчёты сложных уравнений квантовой механики — ранее для этого использовались только мощные и дорогие суперкомпьютеры. ПК справляется с задачей в разы быстрее: за 15 минут он выполняет работу, на которую суперкомпьютер тратит два-три дня. Об этом сообщается в пресс-службе МГУ.

"Мы добились скорости, которая и присниться не может, — рассказал профессор Владимир Кукулин. – Программа работает так, что 260 миллионов сложных двойных интегралов на настольном компьютере она считает за три секунды".

По словам Кукулина, его коллега из Бохумского университета в Германии, лаборатория которого занималась тем же, проводил расчёты с помощью одного из самых больших суперкомпьютеров Германии с известной архитектурой BLUE GENE. "И то, чего его группа добивается за двое-трое суток, мы делаем за 15 минут, не потратив ни копейки", — добавляет профессор.

Отмечается, что и графические процессоры нужного качества, и огромное количество программного обеспечения к ним существуют уже десять лет, но на Западе никто не использовал их для таких расчётов, отдавая предпочтение суперкомпьютерам.

Уравнения, о которых идет речь, были сформулированы еще в 60-х годах прошлого века российским математиком Людвигом Фаддеевым. Уравнения описывали процесс рассеяния нескольких квантовых частиц, то есть представляли собой некий квантовомеханический аналог ньютоновой теории трёх тел. В результате быстро возникла целая область квантовой механики под названием "физика малочастичных систем".

Главной целью учёных в этой области было научиться решать эти уравнения. Однако из-за своей невероятной сложности для расчёта уравнения в случае полностью реалистических взаимодействий между частицами системы долгое время не поддавались исследователям — до тех пор, пока не появились суперкомпьютеры.

Группа из НИИЯФ МГУ решила использовать в ПК один из новых графических процессоров корпорации Nvidia, разработанный для работы в игровых приставках.

Главной проблемой при решении уравнений рассеяния для нескольких квантовых частиц было вычисление интегрального "ядра" – громадной двумерной таблицы, состоящей из десятков и сотен тысяч строк и столбцов, причем каждый элемент такой огромной матрицы был результатом очень сложных вычислений.

Но эта таблица представляла собой как бы экран с десятками миллиардов пикселей, и с помощью хорошего графического процессора её вполне можно было построить.

Воспользовавшись софтом, разработанным в Nvidia, и написав собственные программы, учёные разбили свои вычисления на много тысяч потоков и смогли разрешить задачу.

"Эта работа, на наш взгляд, открывает совершенно новые пути в анализе ядерных и резонансных химических реакций, — говорит Кукулин. — Она также может оказаться очень полезной для решения большого числа вычислительных задач в физике плазмы, электродинамике, геофизике, медицине и множестве других областей науки".

Он заключает, что учёные хотели бы организовать что-то наподобие учебных курсов, где исследователи самых разных научных направлений из периферийных университетов, не имеющие доступа к суперкомпьютерам, смогли бы научиться делать на своих "персоналках" то же самое, что делают они.

Добавим, что ранее "Вести.Наука" сообщали о том, что российские физики нашли способ ускорить сверхпроводящую память в сотни раз.