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

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

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.