Lomonosov Moskova Eyalet Üniversitesi ile Pekin Teknoloji Enstitüsü arasında bir işbirliği olan Shenzhen MSU-Bit Üniversitesi’nden araştırmacılar bildirilmiş Kırıkları ve malzeme hasarını modellemek için kullanılan yerel olmayan bir teori olan peridinamiklerin (PD) verimliliğini önemli ölçüde artırabilen yeni bir hesaplama algoritması geliştirdi. Yeni yöntem, performansı 800 kata kadar artırarak büyük ölçekli malzeme simülasyonlarının hızını önemli ölçüde artırıyor.
Peridinamikler havacılık, inşaat mühendisliği ve askeri uygulamalarda maddi başarısızlığı tahmin etmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, geleneksel PD simülasyonları önemli hesaplama kaynakları gerektirir, bu da büyük ölçekli çalışmaları yavaş ve pratik hale getirir. Doçent Yang Yang ve ekibi, algoritma tasarımını ve bellek yönetimini optimize etmek için Nvidia’nın Cuda teknolojisini kullanarak bu sorunu ele aldı.
PD-General çerçeveleri, bir NVIDIA RTX 4070’de geleneksel seri programlara ve OpenMP tabanlı paralel programlardan 100x daha hızlı performanslara kıyasla 800X’e kadar hız kazancı elde etti. Milyonlarca parçacık içeren büyük ölçekli simülasyonlarda, beş dakikada 4.000 yinelemeli adımı tamamladı. Yüksek ölçekli 2D tek eksenli gerilme problemleri için, tek hassasiyet kullanarak iki dakikadan az bir sürede 69.85 milyon iterasyon işledi.
Geliştirilmiş hesaplama verimliliği, araştırmacıların artık maliyetli, yüksek performanslı bilgi işlem kümelerine güvenmek yerine tüketici sınıfı GPU’lar üzerinde simülasyonlar yapabileceği anlamına geliyor. Bunun, aşağıdakiler de dahil olmak üzere ayrıntılı malzeme analizi gerektiren endüstriler için geniş etkileri vardır:
- Havacılık ve Savunma: Uçak yapılarında malzeme stresinin ve başarısızlığının iyileştirilmiş modellenmesi.
- Mühendislik ve imalat: İnşaat ve endüstriyel uygulamalar için malzemelerin daha verimli testi.
- Askeri araştırma: Savunma sistemleri için etkiye dayanıklı malzemelerin daha hızlı gelişimi.
Yaygın olarak mevcut GPU’lar üzerinde yüksek performanslı simülasyonlar elde etme yeteneği de kısıtlı yabancı teknolojiye olan bağımlılığı azaltır. Devam eden ticaret kısıtlamaları ve yaptırımları göz önüne alındığında, bu atılım, Çin ve Rusya’nın batı ülkelerinden üst düzey bilgi işlem donanımına bağlı olmadan potansiyel olarak araştırmaları ilerletmesini sağlıyor.
Bu gelişme aynı zamanda hesaplama mekaniğinde önemli bir adım atar ve malzeme bilimi, mühendislik ve savunma uygulamaları için daha hızlı ve daha erişilebilir simülasyonlar sağlar. Çalışma, 8 Ocak 2025’te Çin Hesaplama Mekaniği Dergisi’nde özellikle yayınlandı ve araştırma ekibi, bu optimizasyonun peridinamiklerin ötesine uzanabileceğine ve diğer bilimsel hesaplamalar için GPU performansını artırabileceğine inanıyor.
