افزایش ۸۰۰ برابری عملکرد پردازنده‌های گرافیکی انویدیا در شبیه‌سازی‌های علمی

گروهی از محققان دانشگاه Shenzhen MSU-BIT، که حاصل همکاری دانشگاه دولتی لومونوسوف مسکو و مؤسسه فناوری پکن است، موفق به توسعه یک الگوریتم محاسباتی جدید شده‌اند که می‌تواند کارایی روش پرایدینامیک را به‌طور چشمگیری افزایش دهد.

این روش که برای مدل‌سازی شکست مواد و تحلیل آسیب‌های ساختاری مورد استفاده قرار می‌گیرد، اکنون با استفاده از این الگوریتم جدید تا ۸۰۰ برابر سریع‌تر اجرا می‌شود و می‌تواند تحولی بزرگ در شبیه‌سازی‌های مهندسی و صنعتی ایجاد کند.

تحولی در شبیه‌سازی خرابی مواد با فناوری انویدیا

روش پرایدینامیک یکی از ابزارهای کلیدی در تحلیل خرابی مواد در صنایعی مانند هوافضا، مهندسی عمران و صنایع نظامی محسوب می‌شود.

با این حال، اجرای این شبیه‌سازی‌ها نیازمند توان پردازشی بالا و منابع محاسباتی عظیم است که آن را به فرآیندی زمان‌بر و پرهزینه تبدیل می‌کند.

برای رفع این چالش، دکتر یانگ یانگ و تیم تحقیقاتی او با استفاده از فناوری CUDA شرکت انویدیا، الگوریتمی جدید طراحی کرده‌اند که بهینه‌سازی‌های قابل‌توجهی را در مدیریت حافظه و پردازش داده‌ها ارائه می‌دهد.

نتیجه این نوآوری، افزایش چشمگیر سرعت پردازش در اجرای شبیه‌سازی‌های پرایدینامیک است.

کاهش زمان پردازش از چند ساعت به چند دقیقه

الگوریتم جدید که با نام PD-General توسعه یافته است، توانسته در مقایسه با روش‌های سنتی ۸۰۰ برابر سریع‌تر روی پردازنده گرافیکی Nvidia RTX 4070 عمل کند.

همچنین در مقایسه با روش‌های مبتنی بر OpenMP، این روش ۱۰۰ برابر سریع‌تر بوده است.

در شبیه‌سازی‌های بزرگ که شامل میلیون‌ها ذره هستند، این الگوریتم توانست ۴۰۰۰ مرحله پردازشی را تنها در ۵ دقیقه انجام دهد.

همچنین در تحلیل‌های پیچیده‌تر، از جمله تست کشش دوبعدی، این روش توانست ۶۹.۸۵ میلیون مرحله پردازشی را در کمتر از دو دقیقه تکمیل کند، آن هم با دقت عددی تک‌گانه (Single Precision).

بیشتر بدانید: قرعه‌کشی کارت گرافیک RTX 50 در ژاپن به آشوب کشیده شد!

امکان اجرای شبیه‌سازی‌های پیشرفته بدون نیاز به ابررایانه

یکی از مهم‌ترین مزایای این فناوری جدید، امکان اجرای شبیه‌سازی‌های پیچیده روی پردازنده‌های گرافیکی مصرفی (Consumer-Grade GPUs) است.

این امر باعث می‌شود محققان و صنایع مختلف دیگر نیازی به ابررایانه‌های گران‌قیمت یا مراکز محاسباتی پیشرفته نداشته باشند. تأثیر این پیشرفت در حوزه‌های مختلف بسیار چشمگیر خواهد بود:

• صنایع هوافضا و دفاعی: مدل‌سازی دقیق‌تر از میزان استرس و شکست مواد در سازه‌های هواپیما و تجهیزات نظامی.

• مهندسی و تولید: بهینه‌سازی فرآیند آزمایش مواد در صنایع ساختمانی و صنعتی.

• تحقیقات نظامی: توسعه سریع‌تر مواد مقاوم در برابر ضربه و بهبود عملکرد سیستم‌های دفاعی.

بیشتر بخوانید:

انتقاد تند ادوارد اسنودن از کارت‌های گرافیک سری RTX 50 انویدیا: ارزش پایین‌تر از حد انتظار

رکوردشکنی تراشه‌ساز چینی: YMTC بی‌سر و صدا ارسال حافظه 3D TLC NAND نسل پنجم را آغاز کرد

رسوایی فروش هاردهای دست دوم به‌جای نو؛ سیگیت چه واکنشی نشان داد؟

کاهش وابستگی به سخت‌افزارهای محاسباتی غربی

از دیگر ابعاد مهم این دستاورد، کاهش وابستگی چین و روسیه به سخت‌افزارهای پیشرفته غربی است.

با توجه به محدودیت‌های تجاری و تحریم‌های بین‌المللی، امکان اجرای شبیه‌سازی‌های علمی و مهندسی بدون نیاز به پردازنده‌های گرافیکی پیشرفته غربی، می‌تواند مزیت راهبردی مهمی برای کشورهای در حال توسعه فناوری‌های پیشرفته باشد.

تحولی در علم محاسبات مکانیکی

این تحقیق که نتایج آن در ۸ ژانویه ۲۰۲۵ در مجله Chinese Journal of Computational Mechanics منتشر شده است، یک گام مهم در توسعه مکانیک محاسباتی محسوب می‌شود.

محققان این پروژه معتقدند که بهینه‌سازی ارائه‌شده می‌تواند فراتر از پرایدینامیک بوده و عملکرد پردازنده‌های گرافیکی را برای سایر محاسبات علمی نیز بهبود ببخشد.

این موضوع می‌تواند زمینه‌ساز پیشرفت‌های بیشتری در حوزه شبیه‌سازی‌های مهندسی، علوم مواد و صنایع پیشرفته شود.

منبع: tomshardware.com