Một nhóm nghiên cứu tại Trung Quốc đã phát triển một thuật toán tiên tiến, giúp tối ưu hóa quá trình tính toán trên GPU phổ thông của NVIDIA, đạt hiệu suất cao hơn tới 800 lần so với phương pháp truyền thống. Thành tựu này không chỉ tạo ra bước tiến quan trọng trong nghiên cứu vật liệu mà còn giúp Trung Quốc giảm sự phụ thuộc vào công nghệ phương Tây, nhất là trong bối cảnh chịu nhiều biện pháp cấm vận từ Mỹ.

Bước đột phá trong tính toán hiệu năng cao
Nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Shenzhen MSU-BIT – sự hợp tác giữa Đại học Quốc gia Lomonosov Moscow và Học viện Công nghệ Bắc Kinh – đã phát triển một thuật toán tối ưu hóa lý thuyết peridynamics (PD), giúp cải thiện đáng kể tốc độ mô phỏng vật liệu. Lý thuyết PD vốn được sử dụng để mô phỏng sự nứt vỡ, biến dạng vật liệu nhưng thường gặp hạn chế về hiệu suất tính toán.
Nhờ ứng dụng công nghệ lập trình CUDA của NVIDIA và phát triển khung tính toán PD-General, nhóm nghiên cứu đã cải thiện đáng kể hiệu suất xử lý trên GPU phổ thông. Nghiên cứu này đã được công bố trên Tạp chí Cơ học Tính toán Trung Quốc vào ngày 8/1.
Theo Phó giáo sư Yang Yang, trưởng nhóm nghiên cứu, thuật toán PD-General giúp giảm đáng kể thời gian xử lý, từ vài ngày xuống chỉ còn vài giờ, thậm chí vài phút khi chạy trên GPU dân dụng như NVIDIA GeForce RTX 4070. Cụ thể, nó nhanh hơn 800 lần so với chương trình tuần tự truyền thống và vượt trội hơn 100 lần so với các chương trình song song OpenMP.
Trong các thử nghiệm với hàng triệu hạt, thuật toán có thể hoàn thành 4.000 bước lặp chỉ trong 5 phút và xử lý gần 70 triệu lần lặp cho bài toán kéo dãn vật liệu hai chiều trong chưa đầy 2 phút.
Ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực
PD-General không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn mở ra nhiều ứng dụng thực tiễn:
- Ngành hàng không vũ trụ: Hỗ trợ mô phỏng và dự đoán sự lan truyền của vết nứt trên máy bay, giúp tối ưu thiết kế kết cấu bền vững hơn.
- Xây dựng dân dụng: Mô phỏng quá trình sụp đổ công trình do động đất hoặc tác động môi trường, từ đó hỗ trợ phát triển các tòa nhà chống chịu thiên tai tốt hơn.
- Nghiên cứu quân sự: Mô phỏng quá trình vỡ vật liệu khi chịu tác động mạnh, giúp tối ưu hóa thiết kế thiết bị quân sự và vũ khí.
Với sự phát triển liên tục của phần cứng GPU, nhóm nghiên cứu tin rằng thuật toán này sẽ tiếp tục được cải tiến, hỗ trợ giải quyết các bài toán vật liệu phức tạp hơn trong tương lai.

Giảm sự phụ thuộc vào công nghệ phương Tây
Trong bối cảnh Mỹ và các nước phương Tây ngày càng thắt chặt các biện pháp hạn chế xuất khẩu công nghệ cao, bước đột phá này có thể giúp Trung Quốc chủ động hơn trong nghiên cứu và phát triển. Nhờ thuật toán này, các doanh nghiệp và tổ chức nghiên cứu có thể tận dụng GPU phổ thông để giải quyết những bài toán phức tạp với chi phí thấp hơn, không cần đến các hệ thống siêu máy tính đắt đỏ.
Thành công của PD-General không chỉ khẳng định tiềm năng khoa học của Trung Quốc mà còn mở ra hướng đi mới cho tính toán hiệu năng cao trên nền tảng phần cứng phổ thông. Trong tương lai, thuật toán này có thể trở thành công cụ quan trọng giúp các nhà nghiên cứu và kỹ sư trên toàn thế giới tối ưu hóa hiệu suất tính toán, biến những bài toán kỹ thuật phức tạp thành hiện thực.
Trả lời (0 )