Collaborative Research: Towards Petascale Cosmological Simulations

合作研究:迈向千万亿次宇宙学模拟

基本信息

  • 批准号:
    0904670
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 34.58万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2009-09-15 至 2013-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

OCI-0904482/OCI-0904484/OCI-0904670Kravtsov/Rudd/LanThis award is funded under the American Recovery and Reinvestment Act of 2009 (Public Law 111-5).This award supports a research program to develop petascale numerical simulations of structure formation in the universe. This work will utilize the Adaptive Refinement Tree (ART) cosmological simulation code. Specific goals are: (1) to achieve petascale level performance for the ART cosmological code by improving load balancing, communication performance, and the hybrid parallelization mode on multi-core/multi-processor nodes on petascale platforms; (2) to develop a robust fault-tolerance mechanism for petascale ART simulations; (3) to provide a user-level interface and documentation for public release of ART under an open source license; and (4) to produce state-of-the-art cosmological simulations that will result in a rich scientific output and a valuable repository of simulation results for the astrophysical community. The project combines the expertise of a computer scientist with extensive experience in research on load balancing, scalability, and fault tolerance, with a group of numerical cosmologists with significant experience in code development and running state-of-the-art cosmological simulations. The petascale cosmological simulations resulting from this work will lead to major breakthroughs in our understanding of galaxy formation and will provide critical theoretical support for forthcoming large observational surveys designed to probe the matter and energy content of our universe and constrain properties of the mysterious dark matter and dark energy.This project will bridge the cross-disciplinary boundaries between Computer Science and Astrophysics by developing a tightly-knit team collaborating on a single project. By involving graduate students of different levels and a postdoctoral scholar, this project will serve as an excellent vehicle for professional training of young computational scientists and numerical astrophysicists in cutting edge simulation techniques. The ultimate result of this project - a publicly available, open source petascale cosmological simulation code - will be of great value for the general astrophysics community, and will be widely used, as shown by the widespread usage of other, currently existing, publicly available cosmological codes. The code can also be used as a calibration tool for current and pending dark energy experiments. On a broader scale, this project will have a direct impact on undergraduate education and the general public. Visualizations of cosmological simulations of the kind proposed here trigger a curiosity and a sense of discovery in the general public afforded only by the exploration of the universe. To this end, in collaboration with the Adler Planetarium in Chicago, three-dimensional visualizations of the simulations will be developed for full-dome planetaria shows and public lectures and be made available on the web.
OCI-0904482/OCI-0904484/OCI-0904670KRAVTSOV/RUDD/LANTHIS奖是根据2009年《美国回收与再投资法》(公共法第111-5)资助的。该研究计划支持一项研究计划,以开发佩斯卡尔数字在Univere中的结构形成。 这项工作将利用自适应改进树(ART)宇宙学仿真代码。 具体目标是:(1)通过改善Petascale平台上的多核/多核过程节点上的多核/多处理器节点上的负载平衡,沟通性能和混合平行模式来实现ART宇宙守则的Petascale水平性能; (2)为佩斯卡尔艺术模拟开发强大的耐断层机制; (3)提供用户级界面和文档,以在开源许可下公开发布ART; (4)产生最先进的宇宙学模拟,从而为天体物理社区带来丰富的科学产出和仿真结果的宝贵存储库。 该项目将计算机科学家的专业知识与有关负载平衡,可伸缩性和容错性研究的丰富经验结合在一起,并在代码开发和运行最新的宇宙学模拟方面具有丰富经验的数值宇宙学家。 这项工作产生的佩特萨尔宇宙学模拟将导致我们对银河系形成的理解,并将为即将进行的大型观察性调查提供关键的理论支持,旨在探究旨在探讨我们宇宙的物质和能量内容,并限制神秘的暗物质和深色能源的神秘性能。这些项目将跨越计算机科学与一项跨学科的范围进行一项跨学科的范围,以开发计算机科学和sateryssics - 一项紧密的界限 - 一项紧密的界限。 通过参与不同级别的研究生和博士后学者,该项目将成为对尖端模拟技术中年轻计算科学家和数字天体物理学家的专业培训的绝佳工具。 该项目的最终结果 - 公开可用的开源Petascale宇宙学仿真代码 - 对一般天体物理学界将具有很大的价值,并且将广泛使用,如其他目前现有的,公开可用的宇宙学代码的广泛使用所示。 该代码也可以用作当前和待处理的暗能量实验的校准工具。 在更广泛的范围内,该项目将直接影响本科教育和公众。 此处提出的宇宙学模拟的可视化触发了一种好奇心和公众的发现感,只有探索宇宙才能提供。 为此,与芝加哥的阿德勒天文馆合作,将开发用于全档Pranetaria节目和公开演讲的模拟的三维可视化,并在网络上提供。

项目成果

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