Oceananigans.jl：一个在全局海洋模拟中实现分辨率、内存与能效突破的 Julia 库
大气与海洋物理
2024-10-16 v2 分布式、并行与集群计算
计算物理
流体动力学
摘要
气候模型必须以粗分辨率模拟数百个未来情景数百年，并进行少量高分辨率十年尺度模拟以解析局部极端事件。使用从零开始用 Julia 编写的 Oceananigans.jl，我们报告了若干成果：首先，一项具有突破性的水平分辨率——488 米——的全局海洋模拟，达到每天 15 个模拟日（每天 0.04 模拟年；SYPD）。其次，Oceananigans 仅用 768 块 Nvidia A100 GPU 即以突破性的内存效率模拟 488 米分辨率的全球海洋，这仅是当前及即将到来的 exascale 超级计算机可用资源的一小部分。第三，且可以说对气候建模最为重要，Oceananigans 实现了突破性的能效，在 576 块 A100 上以 1.7 公里分辨率达到 0.95 SYPD，在 68 块 A100 上以 10 公里分辨率达到 9.9 SYPD——后者代表了当前 IPCC 级海洋模型所采用的最高水平分辨率。包含 10 公里海洋组件的常规气候模拟已触手可及。
引用
@article{arxiv.2309.06662,
title = {Oceananigans.jl: A Julia library that achieves breakthrough resolution, memory and energy efficiency in global ocean simulations},
author = {Simone Silvestri and Gregory L. Wagner and Christopher Hill and Matin Raayai Ardakani and Johannes Blaschke and Jean-Michel Campin and Valentin Churavy and Navid C. Constantinou and Alan Edelman and John Marshall and Ali Ramadhan and Andre Souza and Raffaele Ferrari},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.06662},
year = {2024}
}