Octo-Tiger突破性的天体物理学代码 可快速为恒星碰撞建模

　　突破性的天体物理学代码“ Octo-Tiger”使用自适应网格细化和一种使代码并行化以实现更高速度的新方法，模拟任意几何形状的自重和旋转系统的演变。

　　这种用于模拟恒星碰撞的新代码比用于数值模拟的已建立代码更加快捷。该研究来自LSU物理与天文学系，印第安纳大学科科莫分校LSU计算技术中心和澳大利亚麦格理大学的实验计算机科学家和天体物理学家之间的独特合作，最终经过了一年多的基准测试和由NSF多项拨款支持的科学模拟，其中包括一项旨在打破计算机科学与天体物理学之间壁垒的特殊设计。

　　印第安纳大学科科莫分校物理学教授帕特里克·莫特尔（Patrick Motl）表示：“由于这项合作付出了巨大的努力，我们现在有了一个可靠的计算框架来模拟恒星合并。” “通过大幅减少完成仿真所需的计算时间，我们可以开始提出新的问题，而单合并仿真非常宝贵且非常耗时，因此无法解决这些新问题。我们可以探索更多的参数空间，以很高的空间分辨率或合并后的更长的时间检查模拟，并且可以通过例如合并辐射传递将模拟扩展为包括更完整的物理模型。”

　　最近在皇家天文学会的月度公告中发表了“Octo-Tiger”使用HPX并行化的恒星合并的新3D水动力代码”，它通过基准测试来研究代码的性能和精度。作者是博士后研究员Dominic C. Marcello博士；Sagiv Shiber博士，博士后研究员；Juhan Frank博士，教授；Geoffrey C. Clayton博士，教授；Patrick Diehl博士，研究科学家；与路易斯安那州立大学研究科学家Hartmut Kaiser博士以及麦格理大学教授Orsola De Marco博士以及印第安纳大学科科莫分校教授Patrick M. Motl博士一起将他们的结果与已知的分析解决方案进行了比较以及其他基于网格的代码，例如流行的FLASH。

　　“对澳大利亚最快的超级计算机Gadi（在世界500强排名中排名第25）进行的测试表明，运行在80,000核心数量上的Octo-Tiger在大型合并星体中显示出出色的性能。” De Marco说。“有了Octo-Tiger，我们不仅可以大大减少等待时间，而且我们的模型可以回答我们关心的更多问题。”

　　Octo-Tiger目前已进行优化，以模拟可通过正压结构（如白矮星或主序星）近似的分辨良好的恒星合并。由于采用了校正算法，重力解算器可将角动量保持在机器精度范围内。该代码使用HPX并行化，允许工作和通信重叠，并具有出色的缩放特性，可以在较短的时间内解决较大的问题。

　　Diehl说：“本文演示了如何将基于任务的异步运行时系统用作消息传递接口的实用替代方案，以支持重要的天体物理学问题。”

　　该研究概述了当前和计划中的发展领域，旨在解决与瞬态观测有关的许多物理现象。

　　莫特尔说：“尽管我们对恒星的合并及其后果有特别的研究兴趣，但在计算天体物理学中，Octo-Tiger可以利用其自重流体的基本基础设施解决各种问题。”

　　下面的动画是由Shiber制作的，他说：“ Octo-Tiger在解决方案的准确性以及扩展到成千上万个内核方面都显示了卓越的性能。这些结果表明：Octo-Tiger是在二进制系统中模拟传质和模拟恒星合并的理想代码。”