Extreme Scale Earthquake Simulation with Uncertainty Quantification
Extreme Scale Earthquake Simulation with Uncertainty Quantification
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具有不确定性量化的极大规模地震模拟
DOI：
10.1109/sc41404.2022.00009
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Lalith Maddegedara
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ichimura Tsuyoshi;Fujita Kohei;Kusakabe Ryota;Koyama Kentaro;Murakami Sota;Kikuchi Yuma;Hori Takane;Hori Muneo;Inoue Hikaru;Nose Takafumi;Kawashima Takahiro;Lalith Maddegedara
我们开发了一种具有超大自由度的随机有限元方法，该方法使用具有双精度的非结构化二阶四面体单元来离散概率和物理空间，使用混合精度隐式迭代求解器来扩展到完整的Fugaku系统并实现快速不确定性量化（UQ）。开发的求解器旨在在各种基于CPU/GPU的超级计算机上实现高性能，能够解决37万亿自由度的问题，在全Fugaku（89.8 PFLOPS）上具有19.8%的峰值FP 64性能和87.7%的弱缩放效率，相当于在全Summit上运行的最先进求解器的224倍加速。这种方法通过解决巨大的（32万亿自由度）实际问题显示了其有效性，有望成为减轻损害的突破，并有望促进对地震现象的科学理解，并对其他类似需要UQ的领域产生涟漪反应。
We develop a stochastic finite element method with ultra-large degrees of freedom that discretize probabilistic and physical spaces using unstructured second-order tetrahedral elements with double precision using a mixed-precision implicit iterative solver that scales to the full Fugaku system and enables fast Uncertainty Quantification (UQ). The developed solver designed to attain high performance on a variety of CPU/GPU-based supercomputers enabled solving 37 trillion degrees-of-freedom problem with 19.8% peak FP64 performance on full Fugaku (89.8 PFLOPS) with 87.7% weak scaling efficiency, corresponding to 224-fold speedup over the state of the art solver running on full Summit. This method, which has shown its effectiveness via solving huge (32-trillion degrees-of-freedom) practical problems, is expected to be a breakthrough in damage mitigation, and is expected to facilitate the scientific understanding of earthquake phenomena and have a ripple effect on other fields that similarly require UQ.
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