全面升級的底層能力,全新的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)及幫助系統(tǒng),優(yōu)化后的命令行界面(CLI),北太真元多域動態(tài)系統(tǒng)建模仿真平臺,圖像處理工具箱(河北師范大學(xué))……這一次,Ubuntu用戶也可體驗!
“不止于3.0”Ubuntu版FAME插件重磅首發(fā)!
與北太天元(Windows版)v3.0相比,Ubuntu 版已上線FAME插件,插件由南京應(yīng)用數(shù)學(xué)中心林文偉教授和東南大學(xué)李鐵香教授團隊設(shè)計研發(fā)。
01 走近FAME:三維光子晶體能帶結(jié)構(gòu)計算的快速算法
光子晶體是由不同折射率的介質(zhì)周期性排列而形成的規(guī)則結(jié)構(gòu)材料,具有普通光學(xué)材料所不具備的光子禁帶特性,在科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界被稱為“光半導(dǎo)體”或“未來的半導(dǎo)體”,被譽為二十一世紀(jì)最具潛力的新型材料。
光子晶體可以依據(jù)頻率范圍實現(xiàn)對電磁波的調(diào)控,這使得人們可以按照自己的設(shè)計需求來控制電磁波的傳播,因此,對光子晶體能帶結(jié)構(gòu)的計算,對光通訊、光子集成器件的設(shè)計及國防科技等領(lǐng)域均具有重要意義。
近年來,南京應(yīng)用數(shù)學(xué)中心林文偉教授和東南大學(xué)李鐵香教授團隊在三維光子晶體能帶結(jié)構(gòu)的快速計算方面進行了深入研究,成功設(shè)計了三維光子晶體能帶結(jié)構(gòu)計算的快速算法FAME(Fast Algorithms for Maxwell's Equations),算法整體呈現(xiàn)O(n log n)計算時間的復(fù)雜度,且FAME的計算過程有利于程序的并行化實現(xiàn)。
目前,基于GPU計算平臺的FAME軟件包已經(jīng)以仿真插件的形式發(fā)布在北太天元(Ubuntu版)v3.0。
FAME可對(雙)各向同(異)性、具有擬周期邊界條件的三維光子晶體的全部14種布拉維晶格結(jié)構(gòu)實現(xiàn)快速數(shù)值仿真。相比其他三維光子晶體仿真軟件而言,F(xiàn)AME運用了先進的數(shù)學(xué)技巧,計算內(nèi)存需求小,利用GPU高性能計算技術(shù)可實現(xiàn)計算效率的極大提升。
以三維光子晶體的面心立方晶格和NVIDIA Tesla V100顯卡為例,在五百萬的離散矩陣規(guī)模下,F(xiàn)AME可以在30分鐘左右完成能帶結(jié)構(gòu)的計算,仿真速度是其CPU版本的50倍以上。
由FAME計算得到的三維光子晶體模型及其能帶結(jié)構(gòu)
02 僅需2步,在北太天元(Ubuntu版)快速調(diào)用FAME
運行北太天元后,在命令行窗口輸入load_plugin(“FAME”)加載該插件。
加載完成后,在命令行窗口輸入以下內(nèi)容即可調(diào)用函數(shù):
Eigenvalue=FAME(“FAME_opt.txt”, “Eigenvalue.txt”)
具體使用說明可查看北太天元幫助文檔中相關(guān)板塊
最快2周實現(xiàn)“北太天元+”加速科研成果落地應(yīng)用
隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展,數(shù)值仿真不僅在驗證理論假設(shè)、優(yōu)化參數(shù)設(shè)計、減少試錯成本等方面發(fā)揮巨大作用,而且在幫助科學(xué)家理解現(xiàn)象背后的機制、探索新的研究領(lǐng)域進而推動相關(guān)行業(yè)發(fā)展方面展現(xiàn)了卓越的優(yōu)勢,已成為當(dāng)今科學(xué)研究和工程實踐中不可或缺的工具。
如今,研發(fā)獨立自主的科學(xué)計算與系統(tǒng)仿真軟件已成為增強我國科技競爭力的戰(zhàn)略需求。相關(guān)行業(yè)的發(fā)展需要以實際的科學(xué)工程問題為背景,從科學(xué)計算的角度對數(shù)學(xué)建模、算法設(shè)計、程序?qū)崿F(xiàn)各個階段開展系統(tǒng)的研究。
基于此,林文偉教授和李鐵香教授團隊近年來長期致力于將FAME進行軟件化實現(xiàn)。當(dāng)前,北太天元(Ubuntu版)v3.0成功上線FAME插件,將進一步促進FAME算法的推廣應(yīng)用,助力我國光通訊、光子集成器件的設(shè)計及國防科技等核心領(lǐng)域迸發(fā)自主創(chuàng)新活力。
事實上,如何有效推廣單一應(yīng)用場景的程序包一直是科研工作者面臨的難題??蒲泄ぷ髡卟粌H要面對軟件化過程中能力、時間精力等多方面的挑戰(zhàn),還要克服商業(yè)化帶來的困擾。而與北太天元的合作將有助于提升相關(guān)科研成果落地應(yīng)用效率:
自主研發(fā),擁有完全知識產(chǎn)權(quán)。作為國內(nèi)首款具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的通用型科學(xué)計算軟件,北太天元將更好地滿足用戶及合作伙伴的數(shù)據(jù)安全需求,保障服務(wù)的可持續(xù)性。在信創(chuàng)建設(shè)與數(shù)字化融合發(fā)展背景下, 國產(chǎn)化浪潮將為北太天元及其合作伙伴注入強勁生命力。
北太天元提供簡潔且高效的編程語言。北太天元語言是一種面向科學(xué)與工程計算的高級編程語言,適合向量化編程,可移植性高、可拓展性強,符合科研工作者與工程設(shè)計人員對數(shù)學(xué)表達式的書寫習(xí)慣,便于非計算機專業(yè)的用戶使用,有效降低科研團隊將成果軟件化的轉(zhuǎn)化難度。
專業(yè)團隊提供多維度、高效率的服務(wù)支持。面向國內(nèi)高校科研人員等開發(fā)者,北太振寰(重慶)科技有限公司(以下簡稱“北太振寰”)致力于打造開放合作的創(chuàng)新生態(tài),并配備專業(yè)的工程師團隊,可以幫助開發(fā)者高效解決軟件化過程中的實際問題,加速研發(fā)成果向自主化軟件的轉(zhuǎn)化進程。
北太振寰提供的支持與服務(wù)點擊查看大圖
基于北太振寰提供的軟件支持與技術(shù)服務(wù),最快僅需2周,高??蒲袌F隊便可將成果以插件形式發(fā)布在北太天元,促進科研成果應(yīng)用與推廣。
高校科研成果如何以插件形式發(fā)布在北太天元點擊查看大圖
勠力同心,共克技術(shù)難關(guān)。北太天元FAME插件的上線,離不開南京應(yīng)用數(shù)學(xué)中心林文偉教授和東南大學(xué)李鐵香教授團隊的心血澆灌與奉獻!
未來,北太振寰期待為更多科研人員服務(wù),將前沿領(lǐng)域的創(chuàng)新性成果與北太天元結(jié)合,共同推動核心領(lǐng)域發(fā)展,為強化國家戰(zhàn)略科技力量作出貢獻。
歡迎廣大高校加入北太天元開發(fā)者隊伍!如需合作請聯(lián)系:market@baltamatica.com
專家介紹
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利用FAME計算得到的上萬組三維光子能帶結(jié)構(gòu)的結(jié)果,已發(fā)布在南京應(yīng)用數(shù)學(xué)中心官網(wǎng),可供相關(guān)領(lǐng)域的研究者參考。網(wǎng)站鏈接:www.njcam.org.cn/fame/index.phtml
*本文中FAME相關(guān)資料來源于林文偉教授和李鐵香教授團隊