GPUによって加速化された氷床モデリング用プログラムの開発と応用

GPU加速冰盖建模程序开发与应用

基本信息

  • 批准号:
    15F15902
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.47万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2015-04-24 至 2017-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Computer simulations have become established as an important technique for the understanding of ice sheet dynamics. In particular, they are relevant for predicting the evolution of ice sheets in a future changing climate. The goal of this project was to develop an operational ice sheet model that employs the technique of GPU- (graphics processing unit) accelerated computing.This model, termed "Sainou", is an Elmer/Ice (elmerice.elmerfem.org) derivative that solves the full-Stokes equations (no stresses neglected) of ice dynamics with the finite element method. In the second project year (FY 2016), the focus was on testing Sainou, using an established benchmark problem, namely the ISMIP-HOM experiment A (Pattyn et al., 2008, Cryosphere 2, 95-108). This experiment consists of an inclined slab of ice flowing over a bumpy bed.The computing time required by Sainou for the assembly of the finite element matrix of the full-Stokes system of partial differential equations was compared to that required by Elmer/Ice. Four different numbers of elements were tested for the ISMIP-HOM experiment A, and the simulations were carried out on a Mac Pro workstation, using only a single CPU. It was found that, for double-precision accuracy with 8000, 87500, 252000 and 391500 brick elements, respectively, Sainou is 7x, 17x, 23x and 25x faster than Elmer/Ice, and for single-precision accuracy it is even 9x, 38x, 45x and 49x faster. It could therefore be demonstrated successfully that GPU-accelerated computing is a useful method for fast and efficient ice sheet modelling.
计算机模拟已经成为理解冰盖动力学的一项重要技术。特别是,它们与预测未来气候变化中冰盖的演变有关。该项目的目标是开发一个可操作的冰盖模型,该模型采用GPU(图形处理单元)加速计算技术。该模型被称为“Sainou”,是Elmer/Ice(elmerice.elmerfem.org)的衍生物,该衍生物用有限元法求解冰动力学的全斯托克斯方程(不忽略应力)。在第二个项目年(2016财年),重点是使用已建立的基准问题,即ISMIP-HOM实验A(Pattyn等人,2008,Cryosphere 2,95-108)。本实验由一个倾斜的平板冰流过一个凹凸不平的床。所需的计算时间进行了比较,Sainou的全斯托克斯系统的偏微分方程的有限元矩阵的组装所需的Elmer/冰。ISMIP-HOM实验A测试了四种不同数量的元素,并且模拟在Mac Pro工作站上进行,仅使用单个CPU。结果发现,对于8000,87500,252000和391500砖元素的双精度精度,Sainou分别比Elmer/Ice快7倍,17倍,23倍和25倍,对于单精度,它甚至快9倍,38倍,45倍和49倍。因此,可以成功地证明,GPU加速计算是一个有用的方法,快速和有效的冰盖建模。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Towards a GPU-accelerated ice sheet model: design philosophy and implementation
走向 GPU 加速的冰盖模型:设计理念和实现
  • DOI:
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Seddik;H. and R. Greve
  • 通讯作者:
    H. and R. Greve
Full Stokes finite-element modeling of ice sheets using a graphics processing unit
使用图形处理单元对冰盖进行全斯托克斯有限元建模
  • DOI:
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Seddik;H. and R. Greve
  • 通讯作者:
    H. and R. Greve
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Greve Ralf其他文献

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  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Sun Sainan;Pattyn Frank;Simon Erika G.;Cornford Stephen;Calov Reinhard;Goelzer Heiko;Golledge Nicholas R.;Greve Ralf;Hoffman Matthew J.;Kazmierczak Elise;Kleiner Thomas;Leguy Gunter R.;Lipscomb William H.;Pollard David;Price Stephen;Sutter Johannes;Winkel;内田誠一
  • 通讯作者:
    内田誠一
発達支援における包括的アセスメントの多様性 ―包括的アセスメントの実施例、テストバッテリーの組み方と支援の方向性、 コロナ禍の限界を超えた新しいアセスメントツールの開発「オンライン認知能力検査の開発」(實吉綾子・赤林英夫・敷島千鶴との共同研究)
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Sun Sainan;Pattyn Frank;Simon Erika G.;Cornford Stephen;Calov Reinhard;Goelzer Heiko;Golledge Nicholas R.;Greve Ralf;Hoffman Matthew J.;Kazmierczak Elise;Kleiner Thomas;Leguy Gunter R.;Lipscomb William H.;Pollard David;Price Stephen;Sutter Johannes;Winkel;内田誠一;稲田尚子
  • 通讯作者:
    稲田尚子
Rapidly changing glaciers, ocean and coastal environments, and their impact on human society in the Qaanaaq region, northwestern Greenland
格陵兰岛西北部卡纳克地区快速变化的冰川、海洋和沿海环境及其对人类社会的影响
  • DOI:
    10.1016/j.polar.2020.100632
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Sugiyama Shin;Kanna Naoya;Sakakibara Daiki;Ando Takuto;Asaji Izumi;Kondo Ken;Wang Yefan;Fujishi Yoshiki;Fukumoto Shungo;Fukamachi Yasushi;Takahashi Minori;Matoba Sumito;Iizuka Yoshinori;Greve Ralf;Furuya Masato;Tateyama Kazutaka;Watanabe Tatsuya;Yamasaki
  • 通讯作者:
    Yamasaki
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Chambers Christopher;Greve Ralf;Altena Bas;Lefeuvre Pierre-Marie;Fahima Khatun and Izumi Nishidate
  • 通讯作者:
    Fahima Khatun and Izumi Nishidate
X-ray Polarimetry mission PRAXyS
X 射线偏振测量任务 PRAXyS
  • DOI:
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Calov Reinhard;Beyer Sebastian;Greve Ralf;Beckmann Johanna;Willeit Matteo;Kleiner Thomas;R?ckamp Martin;Humbert Angelika;Ganopolski Andrey;早坂和弘;Toru Tamagawa
  • 通讯作者:
    Toru Tamagawa

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  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 1.47万
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    2024
  • 资助金额:
    $ 1.47万
  • 项目类别:
    Research Grant
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  • 批准号:
    EP/X031934/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 1.47万
  • 项目类别:
    Research Grant
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  • 批准号:
    EP/X040852/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 1.47万
  • 项目类别:
    Fellowship
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