上海交通大學網絡信息中心、天文系聯合廈門大學天文系等單位，依託交大超算平臺（π 2.0集群），成功完成4.4萬億粒子的宇宙大尺度結構N體模擬Cosmo-π測試（使用512節點、20480核心），追蹤了137億年以來的宇宙演化，並打破此前3萬億粒子數的TianNu數值模擬世界紀錄（使用13824節點、331776 核心），成為目前世界上完成粒子數目最多的天文學N體模擬。
近日，該項研究成果“CUBE - Towards an Optimal Scaling of Cosmological N-body Simulations”被高性能計算和並行與分佈式系統領域權威國際會議CCGRID 2020收錄，併成為全球唯一入圍IEEE 國際可擴展計算挑戰賽SCALE 2020的解決方案。論文預印版已在arXiv發佈（點擊“閱讀原文”，查看論文全文）。
論文作者程盛淦（第一作者）、廖秋承、林新華來自上海交通大學網絡信息中心，林新華為論文唯一通訊作者
交大智慧，浩瀚星宇“超大規模”模擬
千百年來，人類對宇宙的遐思與探索從未止步。從早期“日月安屬”、“列星安陳”的樸素疑問，到如今逐漸將九天攬月的夢想寫在深邃太空之上，一代代科學家投身其中，認識宇宙、推演發展、預測未來。
本次項目團隊使用的N體模擬（N-body Simulation），正是現代天體學研究中，探索N個粒子在引力相互作用下動力學問題的重要工具。
研究中，團隊將宇宙形成初期的虛擬粒子數設定為4.4萬億，考察其隨時間推移、在引力作用模型作用下的聚合、分散運動，獲取共計約500TB數據，儘可能還原暗物質在宇宙中的真實演化情況。
從前世界紀錄的3萬億到如今的4.4萬億，是粒子數的海量增加、宇宙演化歷史的更清晰還原，但同時，也是計算複雜度的指數級增長、對計算機計算能力及存儲能力的巨大挑戰。超強性能的交大超算平臺，為項目團隊提供信心與底氣，並支撐其最終摘得科研碩果。
超算，全稱“超級計算機”，由成百上千甚至更多的處理器組成，可處理大量數據並進行模擬，應用領域廣泛。2013年，交大超算平臺π 1.0建成，6年時間累計為我校258個課題組提供服務，運行作業200多萬個。2019年上半年，全新建設升級的π 2.0集群投入運行。
學科融合，高質量創新成果加速產出
值得一提的是，有別於天文領域當前普遍使用國外開發的數值模擬軟件，本次模擬使用的N體數值模擬軟件CUBE，系天文繫於浩然團隊自行研發，為自主可控的國產數值模擬軟件。
於浩然團隊率先完成核心功能和宇宙學模型，計算平臺服務團隊將其在π 2.0集群重新實現和優化，使其具備在超算上進行大規模運行的能力。最終CUBE僅使用2萬核心便突破世界紀錄的表現，不僅讓很多人期待該軟件在更大規模的國家超算上的更多潛力，也見證了“學科融合”的交大計算服務模式的再次成功實踐。
學科融合分工合作
專業團隊提供“研究創新”、“算法創新”，計算平臺服務團隊提供“性能提升”、“數據分析”，利用跨學科團隊在不同領域各自優勢，分工合作、強強聯合
10倍，100倍，10000倍，材料學院張瀾庭教授團隊，機動學院孟祥慧教授團隊，密西根學院鮑華團隊……計算平臺持續挑戰軟件優化極限，釋放服務科研“硬核”力量。
當前，π 2.0集群已全面融入我校教學科研活動。助力校內課程教學，提供一對一助教支持，輔助完成作業計算任務，使學生在課堂上體驗超級計算機的“速度與激情”；覆蓋各學科門類，支撐在海洋學、生物醫學、材料科學、航空航天、機械製造、天體物理等領域科學研究及工程應用，與時間賽跑，為創新加速。
閱讀更多 山東教育新聞網 的文章
