GPU技術(shù)的應(yīng)用正加速全球的計(jì)算科學(xué)領(lǐng)域，無論是石油勘探、氣候預(yù)測、金融分析、癌癥治療，諸多重大計(jì)算難題正得到解決?，F(xiàn)在，航空航天乃至F1賽車也同樣受益于GPU加速，因?yàn)橐豁?xiàng)基于GPU的計(jì)算流體力學(xué)應(yīng)用帶來了10倍的加速效果。
近日一支由倫敦帝國學(xué)院航天系資深講師Peter Vincent率領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，發(fā)布了基于GPU加速的PyFR v1.0.0，將計(jì)算流體力學(xué)（CFD）應(yīng)用的準(zhǔn)確性和性能提升十倍，并在CFD業(yè)界引起了不小轟動(dòng)。
一句話解釋“計(jì)算流體力學(xué)”
計(jì)算流體力學(xué)是一項(xiàng)以計(jì)算方式去模擬流體的學(xué)術(shù)領(lǐng)域，讓工程師們無需構(gòu)建風(fēng)洞就能了解復(fù)雜的氣體和流體模型，在設(shè)計(jì)飛機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)，甚至是F1賽車時(shí)均能派上用場
數(shù)以千計(jì)核心，GPU讓流體模擬大提速
PyFR是一套開源CFD包，采用非常精確的新方法（稱為“湍流重建方案”）來處理世界上最具挑戰(zhàn)性的一些流體流動(dòng)問題，尤其是針對不穩(wěn)定的亂流。
PyFR適用于多種硬件平臺(tái)，包括基于NVIDIA Tesla加速計(jì)算平臺(tái)的大型集群計(jì)算平臺(tái)。多核心架構(gòu)是Tesla GPU 加速器的重要優(yōu)勢，它擁有數(shù)以千計(jì)的計(jì)算核心，而當(dāng)前主流PC系統(tǒng)的CPU只有二到六個(gè)核心。
Vincent 使用超過2500顆超高性能計(jì)算核心，全新CFD軟件則在NVIDIA GPU加速器集群上運(yùn)行，這些系統(tǒng)的計(jì)算速度可達(dá)每分鐘數(shù)十億次，可以輕松處理巨量數(shù)據(jù)。
準(zhǔn)確性效率提升10倍，GPU加快航天航空業(yè)
借助NVIDIA的GPU加速，PyFR的早期測試結(jié)果在CFD業(yè)界中引發(fā)了不少轟動(dòng)。在今年的達(dá)拉斯AIAA航空論壇大會(huì)中發(fā)表的一份研究報(bào)告指出，采用GPU來加速的PyFR軟件，可以將準(zhǔn)確性和效率提升十倍。
航空航天產(chǎn)業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者、英國國防巨頭BAE系統(tǒng)公司就是密切關(guān)注這項(xiàng)應(yīng)用的合作廠商之一。該公司的Oscar Neilson表示：“我們認(rèn)為PyFR在數(shù)值方面的準(zhǔn)確性、算法及并行計(jì)算的表現(xiàn)方面，都是其它計(jì)算程序的標(biāo)桿。”
世界一流的空氣動(dòng)力學(xué)研究水平一直是英國在航空航太業(yè)界獨(dú)占鰲頭的主因。PyFR在設(shè)計(jì)飛機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)方面扮演著重要角色，工程人員無需實(shí)際駕駛飛機(jī)就能掌握復(fù)雜的氣流模式。
對NASA格林研究中心的H.T. Huynh來說，PyFR也是一項(xiàng)重要的工具，他使用PyFR加速深入探索太陽系的奧秘。Huynh表示：“我認(rèn)為PyFR是變革的標(biāo)志，它讓我重新評(píng)估我未來的研究方向，我希望能廣泛應(yīng)用這項(xiàng)偉大的計(jì)劃。”
無論工程師們是否會(huì)使用PyFR開發(fā)出未來的F1冠軍賽車，或是能往返外太空和地球間的飛行器，這顯然又是由GPU技術(shù)力量提供強(qiáng)大動(dòng)力的一個(gè)重要產(chǎn)業(yè)。