Chinesischer Algorithmus kann Nvidia-GPUs um das 800-fache beschleunigen

Der neue Algorithmus der Wissenschaftler soll dazu beitragen, die Effizienz der Peridynamik (PD) zu verbessern – einer nicht-lokalen Methode zur Modellierung von Rissen und Schäden in Materialien. Diese neue Methode kann die Simulationsleistung um das bis zu 800-fache steigern und so die Simulationsgeschwindigkeit für großflächige Materialien deutlich verbessern.

Neuer Algorithmus ermöglicht bis zu 800-fache Leistungssteigerung beliebter GPUs von Nvidia

Die Peridynamik wird heute in Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt, dem Bauingenieurwesen und dem Militär häufig zur Vorhersage von Materialversagen eingesetzt. Traditionelle Peridynamik-Simulationen erfordern jedoch oft einen hohen Rechenaufwand, was groß angelegte Forschungen langsam und unpraktisch macht.

Bahnbrechende algorithmische Lösungen

Nun haben Associate Professor Yang Yang und ihr Team das Problem gelöst, indem sie Nvidias CUDA-Technologie zur Optimierung des Algorithmusdesigns und der Speicherverwaltung einsetzten. Das von ihnen entwickelte PD-General-Framework erreicht auf einer Nvidia RTX 4070-Grafikkarte (GPU) eine bis zu 800-fache Beschleunigung im Vergleich zu herkömmlichen sequentiellen Methoden und ist 100-mal schneller als OpenMP-basierte parallele Programme. In groß angelegten Simulationen mit Millionen von Partikeln kann der Algorithmus 4.000 Iterationen in nur 5 Minuten abschließen. Insbesondere bei groß angelegten Problemen ist die Verarbeitungsgeschwindigkeit nicht nur höher, sondern auch genauer als beim herkömmlichen Modell.

Diese verbesserte Rechenleistung ermöglicht es Forschern, Simulationen auf handelsüblichen GPUs durchzuführen, anstatt auf teure Hochleistungs-Computercluster angewiesen zu sein. Dies hat wichtige Auswirkungen auf Branchen, die detaillierte Materialanalysen benötigen, darunter die Luft- und Raumfahrt, das Ingenieurwesen und die Fertigung sowie die militärische Forschung.

Die Möglichkeit, Hochleistungssimulationen auf gängigen GPUs auszuführen, verringert zudem die Abhängigkeit von externer Technologie, insbesondere im aktuellen Klima der Sanktionen und Handelsbeschränkungen. Dieser Durchbruch ermöglicht es China und Russland, die Forschung voranzutreiben, ohne auf High-End-Computerhardware aus westlichen Ländern angewiesen zu sein.

Die Forschungsergebnisse wurden am 8. Januar 2025 im Chinese Journal of Computational Mechanics veröffentlicht und das Team ist davon überzeugt, dass dieser Optimierungsprozess über die Dynamik hinaus erweitert werden kann, wodurch die GPU-Leistung für andere wissenschaftliche Berechnungen verbessert wird.

Quelle: https://thanhnien.vn/thuat-toan-trung-quoc-co-the-tang-toc-gpu-nvidia-len-800-lan-185250205231104787.htm