БЕЗУМИЕ
| Оригинальный автор(ы) | Джордж Фанн , Роберт Дж. Харрисон |
|---|---|
| Разработчик(и) | Окриджская национальная лаборатория , Университет Стоуни-Брук , Технологический институт Вирджинии , Аргоннская национальная лаборатория |
| Первоначальный выпуск | Предстоящие |
| Стабильная версия | 0.10 [1] / 6 июля 2015 г |
| Репозиторий | |
| Тип | Программное обеспечение для научного моделирования |
| Лицензия | GNU GPL v2 |
| Веб-сайт | github |
БЕЗУМИЕ ( Адаптивная численная среда с несколькими разрешениями для научного моделирования )представляет собой программную среду высокого уровня для решения интегральных и дифференциальных уравнений во многих измерениях с использованием адаптивных и быстрых методов гармонического анализа с гарантированной точностью на основе многоразрешительного анализа. [2] [3] и отдельные представления. [4]
БЕЗУМИЕ состоит из трех основных компонентов. На самом низком уровне находится в петашкале. параллельного программирования среда [5] целью которого является повышение производительности программистов и производительности/масштабируемости кода при сохранении обратной совместимости с текущими инструментами программирования, такими как интерфейс передачи сообщений и глобальные массивы . Численные возможности, основанные на параллельных инструментах, обеспечивают высокоуровневую среду для составления и решения числовых задач во многих (1–6+) измерениях. Наконец, на основе численных инструментов создаются новые приложения, первоначально ориентированные на химию. [6] [7] , атомная и молекулярная физика, [8] материаловедение и структура ядра. Это программа с открытым исходным кодом , объектно-ориентированная конструкция и задумана как программа параллельной обработки для компьютеров с миллионами ядер, уже работающих на Cray XT5 в Окриджской национальной лаборатории и IBM Blue Gene в Аргоннской национальной лаборатории. . Умножение малых матриц (по сравнению с большими, оптимизированными для BLAS матрицами) является основным вычислительным ядром в MADNESS; таким образом, эффективная реализация современных процессоров — это постоянная исследовательская работа. [9] . [10] Адаптация нерегулярных вычислений в MADNESS к гетерогенным платформам является нетривиальной задачей из-за размера ядра, которое слишком мало для выгрузки с помощью директив компилятора (например, OpenACC ), но было продемонстрировано для CPU - GPU систем .. [11] Intel публично заявила, что MADNESS — это один из кодов, работающих на Intel MIC архитектуре . [12] [13] но данные о производительности пока не опубликованы.
Химические возможности MADNESS включают Хартри-Фока и теорию функционала плотности в химии. [14] [15] (включая аналитические производные, [16] свойства ответа [17] и нестационарная теория функционала плотности с асимптотически исправленными потенциалами [18] )а также теория функционала ядерной плотности [19] и Хартри–Фока – Боголюбова Теория . [20] [21] MADNESS и BigDFT — два наиболее широко известных кода, которые выполняют DFT и TDDFT с использованием вейвлетов.. [22] Также реализованы волновые функции многих тел, требующие шестимерного пространственного представления.(например, MP2 [23] ).Параллельная среда выполнения внутри MADNESS использовалась для реализации широкого спектра функций, включая оптимизацию графов.. [24] С математической точки зрения MADNESS подчеркивает строгую числовую точность без потери вычислительной производительности.. [25] Это полезно не только в квантовой химии и ядерной физике, но и при моделировании уравнений в частных производных. . [26]
MADNESS была отмечена наградой R&D 100 Awards в 2011 году. [27] [28] Это важный код для суперкомпьютеров Министерства энергетики , который используется как ведущими вычислительными центрами Аргоннской национальной лаборатории, так и другими центрами вычислительной техники. [29] и Национальная лаборатория Ок-Риджа [30] оценить стабильность и производительность своих новейших суперкомпьютеров. У него есть пользователи по всему миру, включая США и Японию.. [31] MADNESS был рабочей лошадкой для вычислительной химии в программе INCITE Министерства энергетики США. [32] в вычислительном центре для руководителей в Ок-Ридже [33] и отмечен как один из важных кодов для работы в архитектуре Cray Cascade. [34]
См. также
[ редактировать ]
- Список программного обеспечения для численного анализа
- Список программного обеспечения для квантовой химии и физики твердого тела
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Релиз 0.10» . 6 июля 2015 года . Проверено 14 марта 2018 г.
- ^ Бейлкин, Григорий; Фанн, Джордж; Харрисон, Роберт Дж.; Курц, Кристофер; Монсон, Лукас (2012). «Множественное представление операторов с граничными условиями в простых областях» . Прикладной и вычислительный гармонический анализ . 33 (1): 109–139. дои : 10.1016/j.acha.2011.10.001 .
- ^ Фанн, Джордж; Бейлкин, Григорий; Харрисон, Роберт Дж.; Джордан, Кирк Э. (2004). «Сингулярные операторы в базисах мультивейвлетов». Журнал исследований и разработок IBM . 48 (2): 161–171. дои : 10.1147/rd.482.0161 . S2CID 7385463 .
- ^ Бейлкин, Григорий; Крамер, Роберт; Фанн, Джордж; Харрисон, Роберт Дж. (2007). «Множественные разделенные представления сингулярных и слабо сингулярных операторов» . Прикладной и вычислительный гармонический анализ . 23 (2): 235–253. дои : 10.1016/j.acha.2007.01.001 .
- ^ Торнтон, В. Скотт; Венс, Николас; Харрисон, Роберт Э. (2009). «Представляем числовую структуру MADNESS для петамасштабных вычислений» (PDF) . Материалы конференции группы пользователей Cray .
- ^ Фоссо-Танде, Джейкоб; Харрисон, Роберт (2013). «Модели неявной сольватации в мультивейвлет-базисе с несколькими разрешениями». Письма по химической физике . 561–562: 179–184. Бибкод : 2013CPL...561..179F . дои : 10.1016/j.cplett.2013.01.065 .
- ^ Фоссо-Танде, Джейкоб; Харрисон, Роберт (2013). «Эффекты ограничения сольватации на молекулу, физически адсорбированную на поляризуемой частице континуума». Вычислительная и теоретическая химия . 1017 : 22–30. дои : 10.1016/j.comptc.2013.05.006 .
- ^ Венс, Николас; Харрисон, Роберт; Крстич, Предраг (2012). «Аттосекундная электронная динамика: подход с несколькими разрешениями» . Физический обзор А. 85 (3): 0303403. Бибкод : 2012PhRvA..85c3403V . дои : 10.1103/PhysRevA.85.033403 .
- ^ Сток, Кевин; Хенретти, Томас; Муруганди, И.; Садаяппан, П.; Харрисон, Роберт Дж. (2011). «Генерация SIMD-кода на основе модели для тензорного ядра с несколькими разрешениями». 2011 Международный симпозиум IEEE по параллельной и распределенной обработке . стр. 1058–1067. дои : 10.1109/IPDPS.2011.101 . ISBN 978-1-61284-372-8 . S2CID 17880870 .
- ^ Шин, Джэук; Холл, Мэри В .; Чам, Жаклин; Чен, Чун; Ховланд, Пол Д. (2009). «Автонастройка и специализация: ускорение умножения матриц для небольших матриц с помощью технологии компилятора» (PDF) . Материалы четвертого международного семинара по автоматической настройке производительности . [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Славичи, Влад; Варьер, Рагху; Куперман, Джин; Харрисон, Роберт Дж. (сентябрь 2012 г.). «Адаптация нерегулярных вычислений к большим кластерам CPU-GPU в MADNESS Framework». Международная конференция IEEE по кластерным вычислениям 2012 г. (PDF) . стр. 1–9. дои : 10.1109/CLUSTER.2012.42 . ISBN 978-0-7695-4807-4 . S2CID 5637880 .
- ^ Джеймс Рейндерс (20 сентября 2012 г.). «Поддержка сопроцессора Intel Xeon Phi программными средствами» .
- ^ Тимоти Прикетт Морган (16 ноября 2011 г.). «Горячий сопроцессор Intel с терафлопсом MIC в отеле» . Регистр .
- ^ Харрисон, Роберт Дж.; Фанн, Джордж I .; Янаи, Такеши; Ган, Чжэнтин; Бейлкин, Григорий (2004). «Мультиразрешающая квантовая химия: основная теория и первоначальные приложения» . Журнал химической физики . 121 (23): 11587–11598. Бибкод : 2004JChPh.12111587H . дои : 10.1063/1.1791051 . ПМИД 15634124 . Архивировано из оригинала 23 февраля 2013 г. Проверено 15 мая 2019 г.
- ^ Янаи, Такеши; Джордж И., Фанн; Ган, Чжэнтин; Харрисон, Роберт Дж.; Бейлкин, Григорий (2004). «Квантовая химия с несколькими разрешениями: обмен Хартри-Фока» . Журнал химической физики . 121 (14): 6680–6688. Бибкод : 2004JChPh.121.6680Y . дои : 10.1063/1.1790931 . ПМИД 15473723 . Архивировано из оригинала 24 февраля 2013 г. Проверено 15 мая 2019 г.
- ^ Янаи, Такеши; Джордж И., Фанн; Ган, Чжэнтин; Харрисон, Роберт Дж.; Бейлкин, Григорий (2004). «Квантовая химия с многократным разрешением: аналитические производные для Хартри-Фока и теории функционала плотности» . Журнал химической физики . 121 (7): 2866–2876. Бибкод : 2004JChPh.121.2866Y . дои : 10.1063/1.1768161 . ПМИД 15291596 . Архивировано из оригинала 23 февраля 2013 г. Проверено 15 мая 2019 г.
- ^ Секино, Хидео; Маэда, Ясуюки; Янаи, Такеши; Харрисон, Роберт Дж. (2008). «Предел базисного набора Хартри-Фока и оценка свойств отклика теории функционала плотности с помощью мультивейвлет-базиса с несколькими разрешениями» . Журнал химической физики . 129 (3): 034111–034117. Бибкод : 2008JChPh.129c4111S . дои : 10.1063/1.2955730 . ПМИД 18647020 . Архивировано из оригинала 23 февраля 2013 г. Проверено 15 мая 2019 г.
- ^ Янаи, Такеши; Харрисон, Роберт Дж.; Хэнди, Николас К. (2005). «Мультиразрешающая квантовая химия в мультивейвлет-базисах: зависящая от времени теория функционала плотности с асимптотически исправленными потенциалами в приближениях локальной плотности и обобщенного градиента» . Молекулярная физика . 103 (2–3): 413–424. Бибкод : 2005МолФ.103..413Г . дои : 10.1080/00268970412331319236 . S2CID 96910088 .
- ^ «Функционал универсальной плотности ядерной энергии в рамках сотрудничества UNEDF SciDAC» . Архивировано из оригинала 3 апреля 2013 г. Проверено 19 ноября 2012 г.
- ^ Пей, JC; Фанн, солдат; Харрисон, Р.Дж.; Назаревич, В.; Хилл, Дж.; Галиндо, Д.; Цзя, Дж. (2012). «Координатно-пространственные решатели Хартри-Фока-Боголюбова для сверхтекучих ферми-систем в больших ящиках». Физический журнал: серия конференций . 402 (1): 012035. arXiv : 1204.5254 . Бибкод : 2012JPhCS.402a2035P . дои : 10.1088/1742-6596/402/1/012035 . S2CID 119215739 .
- ^ Пей, JC; Стоицов, М.В.; Фанн, солдат; Назаревич, В.; Шунк, Н.; Сюй, Франция (декабрь 2008 г.). «Подход Хартри-Фока-Боголюбова в деформированном координатном пространстве к слабосвязанным ядрам и большим деформациям». Физический обзор C . 78 (6): 064306–064317. arXiv : 0807.3036 . Бибкод : 2008PhRvC..78f4306P . дои : 10.1103/PhysRevC.78.064306 . S2CID 119281109 .
- ^ Натараджан, Бхарати; Дженовезе, Луиджи; Касида, Марк Э.; Дойч, Тьерри; Бурчак, Ольга Н.; Филуз, Кристиан; Балакирев, Максим Юрьевич (2012). «Теория функционала плотности с линейной характеристикой, зависящей от времени, на основе вейвлетов». Химическая физика . 402 : 29–40. arXiv : 1108.3475 . Бибкод : 2012CP....402...29N . doi : 10.1016/j.chemphys.2012.03.024 . S2CID 96589229 .
- ^ Бишофф, Флориан А.; Харрисон, Роберт Дж.; Валеев, Эдвард Ф. (2012). «Вычисление волновых функций многих тел с гарантированной точностью: волновая функция Моллера-Плессе первого порядка для основного состояния атома гелия» . Журнал химической физики . 137 (10): 104103–104112. Бибкод : 2012JChPh.137j4103B . дои : 10.1063/1.4747538 . ПМИД 22979846 . Архивировано из оригинала 23 февраля 2013 г. Проверено 15 мая 2019 г.
- ^ Салливан, Блэр Д.; Випурадж, Динеш П.; Гроер, Кристофер С. (2012). Параллельные алгоритмы оптимизации графов с использованием древовидной декомпозиции (Технический отчет). дои : 10.2172/1042920 .
- ^ Харрисон, Роберт Дж.; Фанн, Джордж И. (2007). «СКОРОСТЬ и ТОЧНОСТЬ в КВАНТОВОЙ ХИМИИ» . Обзор SciDAC . 1 (3): 54–65. Архивировано из оригинала 3 августа 2012 г. Проверено 19 ноября 2012 г.
- ^ Рейтер, Мэтью Г.; Хилл, Джудит К.; Харрисон, Роберт Дж. (2012). «Решение УЧП в нерегулярной геометрии с помощью методов мультиразрешения I: Встроенные граничные условия Дирихле» . Компьютерная физика. Коммуникации . 183 (1): 1–7. Бибкод : 2012CoPhC.183....1R . дои : 10.1016/j.cpc.2011.07.001 .
- ^ «Бесплатная платформа для научного моделирования» . Журнал НИОКР . 14 августа 2011 года . Проверено 26 ноября 2012 г.
- ^ «БЕЗУМИЕ признано победителем конкурса R&D 100» .
- ^ «Точное численное моделирование химических явлений, связанных с производством и хранением энергии, с помощью БЕЗУМИЯ и MPQC» .
- ^ «Готовность применения в ORNL» (PDF) .
- ^ «Вдали от дома — японский аспирант едет в ЮТ, чтобы изучать вычислительную химию» . Архивировано из оригинала 15 декабря 2012 г.
- ^ «Моделирование химии и материалов ускоряет производство и хранение чистой энергии» . 1 июня 2011 года. Архивировано из оригинала 6 августа 2011 года.
- ^ Бланд, А.; Кендалл, Р.; Коте, Д.; Роджерс, Дж.; Шипман, Г. (2010). «Jaguar: самый мощный компьютер в мире» (PDF) . Материалы конференции группы пользователей Cray . Архивировано из оригинала (PDF) 24 декабря 2012 г.
- ^ «Cray представляет суперкомпьютер XC30 производительностью 100 петафлопс» . 8 ноября 2012 г.