GPU技術的(de)應用(yòng)正加速全球的(de)計算(suàn)科學領域，無論是石油勘探、氣候預測、金融分(fēn)析、癌症治療，諸多(duō)重大(dà)計算(suàn)難題正得(de)到解決。現在，航空航天乃至F1賽車也(yě)同樣受益于GPU加速，因爲一項基于GPU的(de)計算(suàn)流體力學應用(yòng)帶來(lái)了(le)10倍的(de)加速效果。


近日一支由倫敦帝國學院航天系資深講師Peter Vincent率領的(de)團隊，發布了(le)基于GPU加速的(de)PyFR v1.0.0，将計算(suàn)流體力學（CFD）應用(yòng)的(de)準确性和(hé)性能提升十倍，并在CFD業界引起了(le)不小轟動。

一句話(huà)解釋“計算(suàn)流體力學”
計算(suàn)流體力學是一項以計算(suàn)方式去模拟流體的(de)學術領域，讓工程師們無需構建風洞就能了(le)解複雜(zá)的(de)氣體和(hé)流體模型，在設計飛(fēi)機、風力發電機，甚至是F1賽車時(shí)均能派上用(yòng)場(chǎng)



數以千計核心，GPU讓流體模拟大(dà)提速

PyFR是一套開源CFD包，采用(yòng)非常精确的(de)新方法（稱爲“湍流重建方案”）來(lái)處理(lǐ)世界上最具挑戰性的(de)一些流體流動問題，尤其是針對(duì)不穩定的(de)亂流。

PyFR适用(yòng)于多(duō)種硬件平台，包括基于NVIDIA Tesla加速計算(suàn)平台的(de)大(dà)型集群計算(suàn)平台。多(duō)核心架構是Tesla GPU 加速器的(de)重要優勢，它擁有數以千計的(de)計算(suàn)核心，而當前主流PC系統的(de)CPU隻有二到六個(gè)核心。

Vincent 使用(yòng)超過2500顆超高(gāo)性能計算(suàn)核心，全新CFD軟件則在NVIDIA GPU加速器集群上運行，這(zhè)些系統的(de)計算(suàn)速度可(kě)達每分(fēn)鐘(zhōng)數十億次，可(kě)以輕松處理(lǐ)巨量數據。

準确性效率提升10倍，GPU加快(kuài)航天航空業

借助NVIDIA的(de)GPU加速，PyFR的(de)早期測試結果在CFD業界中引發了(le)不少轟動。在今年的(de)達拉斯AIAA航空論壇大(dà)會中發表的(de)一份研究報告指出，采用(yòng)GPU來(lái)加速的(de)PyFR軟件，可(kě)以将準确性和(hé)效率提升十倍。

航空航天産業領導者、英國國防巨頭BAE系統公司就是密切關注這(zhè)項應用(yòng)的(de)合作廠商之一。該公司的(de)Oscar Neilson表示：“我們認爲PyFR在數值方面的(de)準确性、算(suàn)法及并行計算(suàn)的(de)表現方面，都是其它計算(suàn)程序的(de)标杆。”

世界一流的(de)空氣動力學研究水(shuǐ)平一直是英國在航空航太業界獨占鳌頭的(de)主因。PyFR在設計飛(fēi)機的(de)空氣動力學方面扮演著(zhe)重要角色，工程人(rén)員(yuán)無需實際駕駛飛(fēi)機就能掌握複雜(zá)的(de)氣流模式。

對(duì)NASA格林(lín)研究中心的(de)H.T. Huynh來(lái)說，PyFR也(yě)是一項重要的(de)工具，他(tā)使用(yòng)PyFR加速深入探索太陽系的(de)奧秘。Huynh表示：“我認爲PyFR是變革的(de)标志，它讓我重新評估我未來(lái)的(de)研究方向，我希望能廣泛應用(yòng)這(zhè)項偉大(dà)的(de)計劃。”

無論工程師們是否會使用(yòng)PyFR開發出未來(lái)的(de)F1冠軍賽車，或是能往返外太空和(hé)地球間的(de)飛(fēi)行器，這(zhè)顯然又是由GPU技術力量提供強大(dà)動力的(de)一個(gè)重要産業。