GPUで環境シミュレーションを超高速化、スパコンを上回る性能を実証

マンチェスター大学博士課程のアレックス・チョウ氏が、ゲーム用GPUで複雑な工学・科学シミュレーションを実行するプログラムを開発しました。巨大海洋波が洋上風力タービンに衝突するシミュレーションなど、暴力的流体流動の大規模シミュレーションをGPU上で実行可能にしました。

GPUがスパコンに代わる理由

数百CPUを並列接続するスパコンは巨大電力を消費し、極めて高価で少数研究者しか利用できません。一方GPUはエネルギー効率が高く、遥かに安価、ノートPCに搭載可能なコンパクトさです。最新GPUなら従来CPU比100倍以上高速に複数アプリケーションを実行できます。

DualSPHysicsコードをGPU最適化

スムーズ粒子流体力学（SPH）モデルベースのオープンソースコード「DualSPHysics」を用い、複雑シミュレーション（暴力的流体流動等）をGPUで実行可能に。3D科学アプリケーションで数百万データポイントの計算を単一デバイスで処理します。最難関だった数百万方程式の連立を同時解く数学系を、弱圧縮性SPHコード最適化とViennaCL（オープンソース線形代数ライブラリ）統合による圧力ポアソン方程式（PPE）高速実装で解決。移動粒子用PPEマトリックスを特定間隔で作成しGPUメモリ制限を最適化。非圧縮性SPH圧力投影アルゴリズムを4段階で実行し、精密・堅牢な境界条件で効率的並列処理を確立。

ダム決壊シミュレーションでCPU比4.5〜18倍高速

ダム決壊シミュレーションで、GPU実行が16スレッドCPU比4.5倍、シングルスレッドCPU比18倍高速。英国は年間電力の5%を洋上風力で賄い、今後2年で10%へ拡大予定。過酷な海洋環境での構造物設計には物理実験が非現実的なため、このシミュレーションが設計判断と産業用自由表面流体工学応用の重要な意思決定を支援します。

機械学習でSNSの偽アカウント検出、リンク予測と異常検知を融合した新アルゴリズム量子力学で絶対的乱数生成、NISTが新基準確立し暗号セキュリティを強化

産業技術