Thuật toán Trung Quốc tuyên bố sẽ tăng hiệu suất GPU của NVIDIA lên tới 800 lần cho các ứng dụng khoa học nâng cao

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Shenzhen MSU-BIT, hợp tác giữa Đại học Quốc gia Moscow Lomonosov và Viện Công nghệ Bắc Kinh, đã phát triển một thuật toán tính toán mới có thể nâng cao hiệu quả của lý thuyết peridynamics (PD) dùng để mô phỏng nứt và hư hại vật liệu. Phương pháp mới này tăng hiệu suất lên tới 800 lần, cải thiện đáng kể tốc độ mô phỏng vật liệu quy mô lớn.

Peridynamics được sử dụng rộng rãi để dự đoán sự hỏng hóc của vật liệu trong lĩnh vực hàng không, kỹ thuật dân dụng và quân sự. Tuy nhiên, các mô phỏng PD truyền thống đòi hỏi tài nguyên tính toán lớn, khiến việc nghiên cứu quy mô lớn trở nên chậm chạp và không thực tế. Phó giáo sư Yang Yang và nhóm của bà đã giải quyết vấn đề này bằng cách khai thác công nghệ CUDA của Nvidia để tối ưu hóa thiết kế thuật toán và quản lý bộ nhớ.

Khung PD-General của họ đạt tốc độ nhanh gấp 800 lần so với các chương trình tuần tự truyền thống trên Nvidia RTX 4070 và nhanh gấp 100 lần so với các chương trình song song dựa trên OpenMP. Trong các mô phỏng quy mô lớn với hàng triệu hạt, nó hoàn thành 4.000 bước lặp trong năm phút. Đối với các bài toán kéo đơn trục 2D quy mô lớn, nó xử lý 69,85 triệu vòng lặp trong chưa đầy hai phút bằng cách sử dụng độ chính xác đơn.

Hiệu suất tính toán được cải thiện cho phép các nhà nghiên cứu thực hiện mô phỏng trên GPU tiêu chuẩn thay vì phải phụ thuộc vào các cụm máy tính hiệu suất cao đắt tiền. Điều này có ý nghĩa lớn cho các ngành yêu cầu phân tích vật liệu chi tiết, bao gồm:

• Hàng không và Quốc phòng: Cải thiện mô hình hóa ứng suất và thất bại của vật liệu trong cấu trúc máy bay.

• Kỹ thuật và Sản xuất: Kiểm tra vật liệu hiệu quả hơn cho các ứng dụng xây dựng và công nghiệp.

Nghiên cứu quân sự đang phát triển nhanh chóng các vật liệu chống va đập cho hệ thống phòng thủ. Khả năng mô phỏng hiệu suất cao trên GPU phổ biến giúp giảm sự phụ thuộc vào công nghệ nước ngoài hạn chế. Với các lệnh trừng phạt và hạn chế thương mại hiện nay, bước đột phá này cho phép Trung Quốc và Nga tiến bộ trong nghiên cứu mà không cần phụ thuộc vào phần cứng máy tính cao cấp từ các nước phương Tây.

Sự phát triển này đánh dấu bước tiến quan trọng trong cơ học tính toán, cho phép mô phỏng nhanh hơn và dễ tiếp cận hơn trong khoa học vật liệu, kỹ thuật và quốc phòng. Nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Cơ học Tính toán Trung Quốc vào ngày 8 tháng 1 năm 2025, và nhóm nghiên cứu tin rằng tối ưu hóa này có thể mở rộng ra ngoài peridynamics, cải thiện hiệu suất GPU cho các tính toán khoa học khác.

Nguồn: www.tomshardware.com/pc-components/gpus/chinese-algorithm-claimed-to-boost-nvidia-gpu-performance-by-up-to-800x-for-advanced-science-applications