В МГУ заставили ПК решать задачи суперкомпьютеров

Группа физиков из Научно-исследовательского института ядерной физики МГУ научилась на обычном персональном компьютере проводить расчеты сложных уравнений квантовой механики, для которых на Западе используются мощные суперкомпьютеры. Статья, рассказывающая о результатах работы, опубликована в последнем номере журнала Computer Physics Communications, а коротко о ней сообщается в пресс-релизе, поступившем в редакцию «Ленты.ру».

Персональный компьютер справляется с задачей в разы быстрее: за 15 минут он выполняет работу, на которую суперкомпьютер тратит два-три дня. «Мы добились скорости, которая и присниться не может. Программа работает так, что 260 миллионов сложных двойных интегралов на настольном компьютере она считает за три секунды», — рассказал руководитель исследовательского коллектива Владимир Кукулин.

Уравнения, с которыми работали ученые, были сформулированы еще в 60-х годах прошлого века российским математиком Людвигом Фаддеевым. Они описывают процесс рассеяния нескольких квантовых частиц, то есть представляют собой некий квантовомеханический аналог ньютоновой теории трех тел. В результате быстро возникла целая область квантовой механики под названием «физика малочастичных систем». Однако из-за своей невероятной сложности для расчета уравнения в случае полностью реалистических взаимодействий между частицами системы долгое время не поддавались исследователям — до тех пор, пока не появились суперкомпьютеры.

Ситуация резко изменилась после того, как группа из НИИЯФ МГУ решила использовать в своем персональном компьютере один из новых графических процессоров корпорации Nvidia, разработанный для работы в игровых приставках (стоимостью 300-500 долларов). Главной проблемой при решении уравнений рассеяния для нескольких квантовых частиц было вычисление интегрального «ядра» — громадной двумерной таблицы, состоящей из десятков и сотен тысяч строк и столбцов, причем каждый элемент такой огромной матрицы был результатом очень сложных вычислений.

Но эта таблица представляла собой как бы экран с десятками миллиардов пикселей, и с помощью хорошего графического процессора ее можно было построить. Воспользовавшись софтом, разработанным в Nvidia, и написав собственные программы, ученые разбили свои вычисления на много тысяч потоков и смогли решить задачу.