2024 ASC世界大學(xué)生超算競(jìng)賽(ASC24)已進(jìn)入預(yù)賽的比拼,全球300多支高校隊(duì)伍正在挑戰(zhàn)一道實(shí)際工程計(jì)算難題——滲流數(shù)值模擬軟件OpenCAEPoro的并行計(jì)算優(yōu)化,研究多相流體在多孔介質(zhì)中的復(fù)雜流動(dòng)規(guī)律與特征,以創(chuàng)新智慧推動(dòng)人類對(duì)深地能源資源高效開采和深地空間安全開發(fā)利用。
滲流力學(xué)廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)、地震預(yù)報(bào)、生物醫(yī)療等領(lǐng)域的科學(xué)研究,以及防止治理地面沉降或海水入侵、興建大型水利水電工程、農(nóng)林工程、凍土工程等工程技術(shù)中。滲流數(shù)值模擬研究滲流理論中最困難的多相流體滲流問題,已經(jīng)成為推動(dòng)滲流力學(xué)理論進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵學(xué)科之一。精細(xì)的滲流數(shù)值模擬在很多工業(yè)應(yīng)用中都非常重要,但對(duì)算力的需求非常大。例如在油氣開發(fā)中,油田網(wǎng)絡(luò)在水平方向上的分辨率基本上是十米至百米的量級(jí),網(wǎng)格劃分非常粗,要想精細(xì)化描述油藏特征,就會(huì)大幅增加計(jì)算量。此外,在二氧化碳的驅(qū)油與埋存應(yīng)用中,工程師需要多次進(jìn)行大規(guī)模計(jì)算,反復(fù)調(diào)整地下的巖石、流體特征,以及生產(chǎn)方案,才能使注入的二氧化碳更多地埋藏在地下的同時(shí)開采出更多的油氣資源,這一過程也需要依賴大量的計(jì)算資源。
為了引導(dǎo)大學(xué)生認(rèn)識(shí)滲流力學(xué)的巨大應(yīng)用價(jià)值,破解滲流數(shù)值模擬的算力挑戰(zhàn),ASC24超算競(jìng)賽設(shè)置了滲流數(shù)值模擬賽題。要求各參賽隊(duì)伍根據(jù)組委會(huì)提供的數(shù)據(jù)集,模擬石油開采場(chǎng)景中油、氣、水等多相流體的滲流情況,并優(yōu)化大規(guī)模并行計(jì)算過程,提升離散算法的計(jì)算性能和并行效率。該賽題的難點(diǎn)在于,一是運(yùn)算結(jié)果對(duì)浮點(diǎn)精度有一定要求,參賽隊(duì)伍在采用向量化或GPU并行等方法提升應(yīng)用計(jì)算性能時(shí),需要平衡性能優(yōu)化和精度損失影響;二是賽題沒有選擇數(shù)值模擬中常見的代數(shù)方程組求解或者是矩陣運(yùn)算優(yōu)化問題,而是聚焦于對(duì)部分算法的性能提升,以及對(duì)固定算法的代碼性能進(jìn)行優(yōu)化,主要考察參賽隊(duì)伍對(duì)計(jì)算機(jī)程序開發(fā)的能力以及對(duì)并行計(jì)算資源的利用能力。
滲流數(shù)值模擬賽題專家、中國科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院張晨松研究員表示,ASC24的滲流數(shù)值模擬賽題針對(duì)工程化、油田尺度的滲流數(shù)值模擬,希望參賽選手們通過本賽題,嘗試解決實(shí)際工程計(jì)算中所面臨的高難度問題。同時(shí),也希望激發(fā)科技新青年們的無限創(chuàng)造力,實(shí)現(xiàn)對(duì)算法的有效優(yōu)化,從而提升整體計(jì)算效率,這將有助于人類進(jìn)一步揭開地下儲(chǔ)集空間的神秘面紗,推動(dòng)人類對(duì)深地能源資源高效開采和深地空間安全開發(fā)利用。
ASC世界大學(xué)生超級(jí)計(jì)算機(jī)競(jìng)賽(ASC Student Supercomputer Challenge)由中國發(fā)起組織,并得到亞洲及歐美相關(guān)專家和機(jī)構(gòu)支持,旨在通過大賽平臺(tái)推動(dòng)各國及地區(qū)間超算青年人才交流和培養(yǎng),提升超算應(yīng)用水平和研發(fā)能力,發(fā)揮超算的科技驅(qū)動(dòng)力,促進(jìn)科技與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。ASC超算大賽迄今已舉行至第十一屆,吸引來自全球六大洲上萬名大學(xué)生報(bào)名參賽,是全球最大規(guī)模的大學(xué)生超算競(jìng)賽。
