اختراق كود الفيزياء الفلكية يعمل على نماذج التصادمات النجمية بسرعة

الائتمان: Sagiv Shiber ، LSU

يحاكي “Octo-Tiger” ، وهو رمز فيزيائي فلكي متقدم ، تطور أنظمة الجاذبية الذاتية والدوران للهندسة التعسفية باستخدام تحسين الشبكة التكيفية وطريقة جديدة لموازنة الشفرة لتحقيق سرعات فائقة.

هذا الكود الجديد لنمذجة الاصطدامات النجمية أسرع من الكود المستخدم في المحاكاة العددية. جاء البحث من تعاون فريد بين علماء الكمبيوتر التجريبي وعلماء الفيزياء الفلكية في قسم الفيزياء والفلك LSU ، ومركز LSU للحساب والتكنولوجيا ، وجامعة إنديانا Kokomo ، وجامعة Macquarie ، أستراليا ، وبلغت ذروتها في أكثر من عام من الاختبارات المعيارية و المحاكاة العلمية ، بدعم من منح NSF المتعددة ، بما في ذلك واحدة مصممة خصيصًا لكسر الحاجز بين علوم الكمبيوتر والفيزياء الفلكية.

قال باتريك موتل ، أستاذ الفيزياء في جامعة إنديانا كوكومو: “بفضل جهد كبير عبر هذا التعاون ، لدينا الآن إطار عمل حسابي موثوق به لمحاكاة الاندماجات النجمية”. “من خلال تقليل الوقت الحسابي لإكمال المحاكاة بشكل كبير ، يمكننا البدء في طرح أسئلة جديدة لا يمكن معالجتها عندما كانت محاكاة الاندماج الفردي ثمينة وتستغرق وقتًا طويلاً للغاية. يمكننا استكشاف المزيد من مساحة المعلمات ، وفحص محاكاة بدقة مكانية عالية جدًا أو لفترات أطول بعد الدمج ، ويمكننا توسيع عمليات المحاكاة لتشمل نماذج فيزيائية أكثر اكتمالاً من خلال دمج النقل الإشعاعي ، على سبيل المثال. ”

https://www.youtube.com/watch؟v=68piNIhI2Vg
يعرض هذا الفيلم محاكاة Octo-Tiger لشخصين قزم ابيض النجوم في مدار حول بعضها البعض. نحن ننظر إلى النجمين عندما يبدآن في الاندماج معًا. يشير اللون إلى مدى كثافة الغاز في المدار أو المستوى الأوسط ، حيث يشير اللون البني إلى الغاز الأكثر كثافة والأزرق أقل كثافة. تشير الأسهم إلى سرعة الغاز. تتوافق الأسهم الحمراء مع سرعات عالية تبلغ 1000 كم / ثانية وتتوافق الأسهم الزرقاء مع سرعات منخفضة تبلغ 1 كم / ثانية. يظهر الوقت بالثواني في الزاوية العلوية اليسرى. يكمل النظام الثنائي في البداية مدارًا كل دقيقتين ويكون إجمالي وقت المحاكاة أقل من ساعتين ، وهو ما يمثل الساعات الأخيرة في عمر هذا الثنائي قبل الدمج. الائتمان: Sagiv Shiber ، LSU

READ  تسجل ولاية يوتا الجنوبية رقماً قياسياً جديداً ليوم واحد للعدوى بـ COVID-19 والاستشفاء - St George News

نُشر مؤخرًا في الإخطارات الشهرية للجمعية الملكية الفلكية ، “Octo-Tiger: رمز هيدروديناميكي جديد ثلاثي الأبعاد لعمليات الاندماج النجمية التي تستخدم HPX Parallelisation” ، يبحث في أداء الكود ودقته من خلال اختبار معياري. المؤلفون د. دومينيك سي. مارسيلو باحث ما بعد الدكتوراه. ساجيف شيبر ، باحث ما بعد الدكتوراه ، د. يوهان فرانك أستاذ؛ جيفري سي كلايتون ، أستاذ ؛ د. د. باتريك ديل ، عالم أبحاث ؛ والدكتور هارتموت كايزر ، عالم أبحاث من جامعة ولاية لويزيانا – جنبًا إلى جنب مع المتعاونين الدكتور أورسولا دي ماركو ، الأستاذ في جامعة ماكواري والدكتور باتريك إم موتل ، الأستاذ في جامعة إنديانا كوكومو – قارنوا نتائجهم بالحلول التحليلية ، عند معرفتهم ، وغيرها من الرموز المستندة إلى الشبكة ، مثل FLASH الشهير. بالإضافة إلى ذلك ، قاموا بحساب التفاعل بين اثنين من الأقزام البيضاء من انتقال الكتلة المبكر وحتى الدمج وقارنوا النتائج مع المحاكاة السابقة لأنظمة مماثلة.

قال دي ماركو: “أظهر اختبار على أسرع حاسوب عملاق في أستراليا ، غادي (رقم 25 في قائمة أفضل 500 في العالم) ، أن Octo-Tiger ، الذي يعمل على أكثر من 80.000 نواة ، يعرض أداءً ممتازًا لنماذج كبيرة من النجوم المدمجة”. “مع Octo-Tiger ، لا يمكننا فقط تقليل وقت الانتظار بشكل كبير ، ولكن يمكن لعارضاتنا الإجابة على العديد من الأسئلة التي نهتم بطرحها.”

تم تحسين Octo-Tiger حاليًا لمحاكاة اندماج النجوم التي تم حلها جيدًا والتي يمكن تقريبها بواسطة هياكل باروتروبية ، مثل الأقزام البيضاء أو نجوم التسلسل الرئيسي. يحافظ حلال الجاذبية على الزخم الزاوي لدقة الآلة ، وذلك بفضل خوارزمية التصحيح. يستخدم هذا الرمز موازاة HPX ، مما يسمح بتداخل العمل والاتصال ويؤدي إلى خصائص تحجيم ممتازة لحل المشكلات الكبيرة في أطر زمنية أقصر.

READ  مهمة SpaceX: أربعة رواد فضاء يعودون من مهمة لمدة خمسة أشهر لمحطة الفضاء الدولية

قال ديهل: “توضح هذه الورقة كيف يمكن استخدام نظام وقت التشغيل غير المتزامن القائم على المهام كبديل عملي لواجهة تمرير الرسائل لدعم مشكلة فيزيائية فلكية مهمة”.

يحدد البحث مجالات التطوير الحالية والمخطط لها والتي تهدف إلى معالجة عدد من الظواهر الفيزيائية المرتبطة بملاحظات العابرين.

قال Motl: “بينما ينصب اهتمامنا البحثي الخاص على الاندماجات النجمية وتداعياتها ، هناك مجموعة متنوعة من المشاكل في الفيزياء الفلكية الحاسوبية التي يمكن لـ Octo-Tiger معالجتها من خلال بنيتها التحتية الأساسية للسوائل ذاتية الجاذبية”.

تم إعداد الرسوم المتحركة أدناه بواسطة Shiber ، الذي قال ، “يظهر Octo-Tiger أداءً رائعًا في كل من صحة من الحلول والتحجيم لعشرات الآلاف من النوى. توضح هذه النتائج Octo-Tiger كرمز مثالي لنمذجة نقل الكتلة في الأنظمة الثنائية وفي محاكاة عمليات الاندماج النجمية. “

المرجع: “Octo-Tiger: رمز هيدروديناميكي جديد ثلاثي الأبعاد لعمليات الاندماج النجمية التي تستخدم موازاة HPX” دومينيك سي مارسيلو ، ساجيف شيبر ، أورسولا دي ماركو ، جوهان فرانك ، جيفري سي كلايتون ، باتريك إم موتل ، باتريك ديل وهارتموت كايزر ، 10 أبريل 2021، الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.
DOI: 10.1093 / mnras / stab937

Written By
More from Fajar Fahima

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *