“前沿”超算實現最大規模宇宙天體物理模擬

科技日報北京11月26日電 （記者劉霞）據物理學家組織網25日報道，美國能源部阿貢國家實驗室科學家，利用橡樹嶺國家實驗室的“前沿”超級計算機，實現了迄今最大規模宇宙天體物理模擬。這為宇宙流體力學模擬設定了新基準，也為模擬原子物質和暗物質的物理特徵奠定了堅實基礎。

此次模擬使用的程序名為“硬件/混合加速宇宙學代碼”（HACC）。這一成熟的宇宙模擬程序自15年前問世以來，便致力於研究宇宙暗區大規模結構的形成，包括暗能量、暗物質、中微子和原始漲落的起源等。

隨着美國E級計算項目（E級指每秒進行百億億次浮點運算）的推進，HACC也迎來重大升級，其在E級“前沿”超級計算機上展現了驚人的運行速度，比最初的參考運行速度快了近300倍。此次的新模擬更是通過使用約9000個“前沿”超級計算機的計算節點，實現了破紀錄的性能。

團隊表示，宇宙包含兩個組成部分：被認為只與引力相互作用的暗物質，以及普通物質。因此，如果科學家想要探究宇宙的奧秘，需要同時模擬兩大事物：引力以及包括熱氣體、恆星、黑洞和星系形成在內的其他物理學過程，這便是宇宙流體動力學模擬的核心所在。

然而，與模擬不斷膨脹的宇宙相比，宇宙流體動力學模擬的計算成本要高得多，難度也更大。以往，科學家無法模擬像智利魯賓天文台等大型望遠鏡觀測到的、跨越數十億年時間的宇宙區域的流體動力學情況。但在最新研究中，他們在“前沿”超級計算機上實現了這一點。