الائتمان: Sagiv Shiber ، LSU
يحاكي “Octo-Tiger” ، وهو رمز فيزيائي فلكي ثوري ، تطور الجاذبية الذاتية وأنظمة الدوران للهندسة التعسفية باستخدام تحسين الشبكة التكيفية وطريقة جديدة لموازنة الشفرة لتحقيق سرعات أعلى.
هذا الكود الجديد لنمذجة الاصطدامات النجمية أسرع من الكود المستخدم في المحاكاة العددية. البحث هو نتيجة تعاون فريد بين علماء الكمبيوتر التجريبي وعلماء الفيزياء الفلكية من قسم الفيزياء وعلم الفلك في LSU ، ومركز LSU للحساب والتكنولوجيا ، وجامعة إنديانا في Kokomo وجامعة Macquarie ، أستراليا ، وبلغت ذروتها في أكثر من عام من الاختبارات المعيارية والمحاكاة العلمية ، مدعومة بالعديد من منح NSF ، بما في ذلك واحدة مصممة خصيصًا لكسر الحاجز بين الحوسبة والفيزياء الفلكية.
قال باتريك موتل ، أستاذ الفيزياء في جامعة إنديانا في كوكومو: “بفضل جهد كبير في هذا التعاون ، لدينا الآن إطار عمل حسابي موثوق به لمحاكاة الاندماجات النجمية”. “من خلال تقليل الوقت الحسابي المطلوب لإكمال المحاكاة بشكل كبير ، يمكننا البدء في طرح أسئلة جديدة لا يمكن الإجابة عليها عندما كانت محاكاة دمج واحدة ذات قيمة وتستغرق وقتًا طويلاً. يمكننا استكشاف المزيد من مساحة المعلمات ، والنظر إلى محاكاة بدقة مكانية عالية جدًا أو لفترات أطول بعد الدمج ، ويمكننا توسيع عمليات المحاكاة لتشمل نماذج فيزيائية أكثر اكتمالاً من خلال دمج النقل الإشعاعي ، على سبيل المثال.
https://www.youtube.com/watch؟v=68piNIhI2Vg
يعرض هذا الفيلم محاكاة Octo-Tiger لشخصين قزم ابيض النجوم تدور حول بعضها البعض. نشاهد النجمين وهما يبدآن في الاندماج. يشير اللون إلى كثافة الغاز في المستوى المداري أو المتوسط ، حيث يشير اللون البني إلى الغاز الأكثر كثافة والأزرق أقل كثافة. تشير الأسهم إلى سرعة الغاز. تتوافق الأسهم الحمراء مع سرعات عالية تبلغ 1000 كم / ثانية وتتوافق الأسهم الزرقاء مع سرعات منخفضة تبلغ 1 كم / ثانية. يتم عرض الوقت بالثواني في الزاوية اليسرى العليا. يدور النظام الثنائي في البداية كل دقيقتين ويكون إجمالي وقت المحاكاة أقل من ساعتين ، وهي الساعات الأخيرة من عمر هذا الثنائي قبل الدمج. الائتمان: Sagiv Shiber ، LSU
نُشر مؤخرًا في الإشعارات الشهرية للجمعية الملكية الفلكية ، “Octo-Tiger: كود هيدروديناميكي ثلاثي الأبعاد جديد للانصهار النجمي باستخدام موازية HPX” ، يفحص أداء ودقة الكود من خلال اختبار معياري. المؤلفون ، د. دومينيك سي. مارسيلو ، باحث ما بعد الدكتوراه. الدكتور ساجيف شيبر ، باحث ما بعد الدكتوراه ؛ يوهان فرانك أستاذ؛ جيفري كلايتون ، أستاذ ؛ الدكتور باتريك ديل الباحث العلمي. والدكتور هارتموت كايزر ، عالم أبحاث ، جامعة ولاية لويزيانا – مع المتعاونين الدكتور أورسولا دي ماركو ، الأستاذ في جامعة ماكواري والدكتور باتريك إم موتل ، الأستاذ في جامعة إنديانا كوكومو – قارنوا نتائجهم بالحلول التحليلية ، حيثما كان معروفًا ، وغيرها من الرموز المستندة إلى الشبكة ، مثل FLASH الشهير. بالإضافة إلى ذلك ، قاموا بحساب التفاعل بين اثنين من الأقزام البيضاء من أول انتقال جماعي حتى الاندماج وقارنوا النتائج مع المحاكاة السابقة لأنظمة مماثلة.
قال دي ماركو: “أظهر اختبار على أسرع حاسوب عملاق في أستراليا ، جادي (رقم 25 في أفضل 500 عالمي) ، أن Octo-Tiger ، الذي يعمل على أكثر من 80000 مركز ، يُظهر أداءً ممتازًا للنماذج الكبيرة من النجوم المدمجة. “مع Octo-Tiger ، لا يمكننا فقط تقليل وقت الانتظار بشكل كبير ، ولكن يمكن لعارضاتنا الإجابة على العديد من الأسئلة الأخرى التي نريد طرحها.”
تم تحسين Octo-Tiger حاليًا لمحاكاة اندماج النجوم التي تم حلها جيدًا والتي يمكن تقريبها بواسطة هياكل باروتروبية ، مثل الأقزام البيضاء أو نجوم التسلسل الرئيسي. يحافظ محلل الجاذبية على الزخم الزاوي من أجل دقة الماكينة ، وذلك بفضل خوارزمية التصحيح. يستخدم هذا الرمز موازاة HPX ، مما يسمح بتداخل العمل والاتصال ويؤدي إلى خصائص قياس ممتازة لحل المشكلات الكبيرة في أطر زمنية أقصر.
قال ديهل: “توضح هذه المقالة كيف يمكن استخدام نظام التنفيذ غير المتزامن المستند إلى المهام كبديل عملي لواجهة المراسلة لدعم مشكلة فيزيائية فلكية مهمة”.
يصف البحث مجالات التطوير الحالية والمخطط لها والتي تهدف إلى معالجة عدد من الظواهر الفيزيائية المتعلقة بالرصدات العابرة.
قال Motl: “بينما ينصب اهتمامنا البحثي الخاص على الاندماجات النجمية وعواقبها ، إلا أن هناك مجموعة متنوعة من المشكلات في الفيزياء الفلكية الحاسوبية التي يمكن لـ Octo-Tiger حلها من خلال بنيتها التحتية الأساسية للسوائل ذاتية الجاذبية”.
تم إعداد الرسوم المتحركة أدناه بواسطة Shiber ، الذي قال ، “تُظهر Octo-Tiger أداءً رائعًا في كل من الاحكام الحلول وعلى نطاق عشرات الآلاف من النوى. توضح هذه النتائج Octo-Tiger كرمز مثالي لنمذجة النقل الجماعي في الأنظمة الثنائية ومحاكاة الاندماجات النجمية. “
المرجع: “Octo-Tiger: رمز هيدروديناميكي ثلاثي الأبعاد جديد للاندماج النجمي الذي يستخدم موازاة HPX” دومينيك سي مارسيلو ، ساجيف شيبر ، أورسولا دي ماركو ، جوهان فرانك ، جيفري سي كلايتون ، باتريك إم موتل ، باتريك ديل وهارتموت كايزر ، 10 أبريل ، 2021 ، إشعارات شهرية من الجمعية الفلكية الملكية.
DOI: 10.1093 / mnras / stab937
