從水龍頭流出的水到推動飛機的噴射引擎中的化學反應，湍流影響著我們的日常生活。佐治亞理工學院的研究人員正在簡化環境中研究湍流的複雜物理學，這可以幫助我們更好地理解自然和工程。

最基本的是，湍流包括時間和三維空間中大範圍尺度的無序波動。這些複雜性意味著許多基本面仍未被理解。計算機可以幫助解開這個謎團，但直接數值模擬基於精確物理定律的研究一直非常耗費資源。當調查罕見的、非常大的波動時，他們面臨的挑戰是最大的。

現在，Frontier 是世界上第一台且仍然是最快的百億億級計算機，每秒鐘能夠進行數十億次運算，正在幫助研究人員更好地了解湍流。

「湍流非常複雜，理論不完整，實驗室測量也很艱鉅，」P.K.楊是丹尼爾古根漢航空航天工程學院的教授，並受邀在喬治·W·伍德拉夫機械工程學院聯合任命。

“Frontier 上超過 5 兆個網格點的世界領先分辨率預計將帶來新的發現，這反過來又可以促進建模方面的進步，其中假設和預測都可以通過數值檢驗。”

當位於橡樹嶺國家實驗室的 Frontier 首次上線時，Yeung 和他的團隊就訪問了它，並且還從美國能源部科學辦公室運營的 INCITE 項目中獲得了大量的使用時間。Frontier 的強大功能主要在於強大的圖形處理單元 (GPU)，其運算速度很快。

Yeung 的團隊發表了一篇期刊文章，描述了一種非常成功的演算法，該演算法專門設計用於最大限度地利用 Frontier 的功能，使極高解析度的模擬變得可行且高效。該研究是發表在日記中電腦物理通訊。楊說：“在許多科學領域，人們認為這種規模的計算是不可能的，但現在我們做到了，也許比預期更早。”

「我們在湍流模擬方面的工作也展示了其他領域感興趣的高級 GPU 程式設計的幾個原理，特別是那些所謂的偽譜方法很重要的領域。公共數據預計將進一步增強我們極端規模模擬的科學影響-與美國國家科學基金會支持的約翰霍普金斯大學湍流資料庫計畫合作分享。

更多資訊：

PKYeung 等人，支援 GPU 的極端規模湍流模擬：使用 OpenMP 卸載的百億億次傅立葉偽譜演算法，電腦物理通訊（2024）。DOI：10.1016/j.cpc.2024.109364