近日，在北京大學(xué) 鯤鵬昇騰科教創(chuàng)新卓越中心提供的算力支持下，由北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院副研究員楊立江主導(dǎo)的"分子模擬程序SPONGE在鯤鵬上的適配與優(yōu)化"研究課題取得重大突破。該項(xiàng)目依托鯤鵬處理器的高性能計(jì)算能力，成功完成了SPONGE分子動(dòng)力學(xué)軟件的并行計(jì)算改造，實(shí)現(xiàn)了性能超越國際主流GPU水平及并行效率的提升，標(biāo)志著我國分子動(dòng)力學(xué)模擬軟件創(chuàng)新能力邁上了新臺(tái)階。
作為可廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)藥和材料科學(xué)領(lǐng)域強(qiáng)大計(jì)算工具，SPONGE的卓越性能主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。首先在并行效率方面，團(tuán)隊(duì)利用鯤鵬處理器的多核架構(gòu)和高并發(fā)性能，設(shè)計(jì)出高效的區(qū)域分解并行算法。通過鯤鵬KML數(shù)學(xué)庫，優(yōu)化SPONGE中的關(guān)鍵數(shù)學(xué)運(yùn)算，提升計(jì)算密集型任務(wù)的執(zhí)行效率，使程序在多核環(huán)境下的并行效率提升至80%。
同時(shí)，在模型性能方面，鯤鵬處理器的矩陣加速計(jì)算能力提升了模型的推理速度。通過使用畢昇編譯器生成高性能的機(jī)器碼，提升模型算子性能，進(jìn)而對SPONGE目前已有的深度分子模型進(jìn)行優(yōu)化，使SPONGE運(yùn)行速度得到了進(jìn)一步的提升。經(jīng)過優(yōu)化后的SPONGE在單片鯤鵬處理器上的性能達(dá)到了國際主流GPU的102%。
基于以上優(yōu)勢，SPONGE軟件將陸續(xù)服務(wù)于高校、研究所等科研單位，推動(dòng)物理學(xué)、化學(xué)、生命科學(xué)和材料科學(xué)的研究。截至目前，優(yōu)化后的SPONGE軟件已成功應(yīng)用于北京昌平實(shí)驗(yàn)室主導(dǎo)的生物大分子相互作用模擬研究，為生命科學(xué)領(lǐng)域的科研工作提供了強(qiáng)有力的工具支持。
該科研創(chuàng)新成果不僅為多個(gè)跨學(xué)科研究提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，更展現(xiàn)了自主算力在科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域的強(qiáng)大潛力。目前，相關(guān)代碼已通過第三方平臺(tái)部分開放，將進(jìn)一步推動(dòng)行業(yè)應(yīng)用。未來，北京大學(xué) 鯤鵬昇騰科教創(chuàng)新卓越中心將持續(xù)深化產(chǎn)學(xué)研合作，推動(dòng)更多前沿科技在國內(nèi)計(jì)算平臺(tái)上的創(chuàng)新應(yīng)用，為中國計(jì)算產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新注入強(qiáng)勁動(dòng)力。
