2024 ASC世界大學生超算競賽(ASC24)已進入預賽的比拼,全球300多支高校隊伍正在挑戰一道實際工程計算難題——滲流數值模擬軟件OpenCAEPoro的并行計算優化,研究多相流體在多孔介質中的復雜流動規律與特征,以創新智慧推動人類對深地能源資源高效開采和深地空間安全開發利用。
滲流力學廣泛應用于環境保護、地震預報、生物醫療等領域的科學研究,以及防止治理地面沉降或海水入侵、興建大型水利水電工程、農林工程、凍土工程等工程技術中。滲流數值模擬研究滲流理論中最困難的多相流體滲流問題,已經成為推動滲流力學理論進一步發展的關鍵學科之一。精細的滲流數值模擬在很多工業應用中都非常重要,但對算力的需求非常大。例如在油氣開發中,油田網絡在水平方向上的分辨率基本上是十米至百米的量級,網格劃分非常粗,要想精細化描述油藏特征,就會大幅增加計算量。此外,在二氧化碳的驅油與埋存應用中,工程師需要多次進行大規模計算,反復調整地下的巖石、流體特征,以及生產方案,才能使注入的二氧化碳更多地埋藏在地下的同時開采出更多的油氣資源,這一過程也需要依賴大量的計算資源。
為了引導大學生認識滲流力學的巨大應用價值,破解滲流數值模擬的算力挑戰,ASC24超算競賽設置了滲流數值模擬賽題。要求各參賽隊伍根據組委會提供的數據集,模擬石油開采場景中油、氣、水等多相流體的滲流情況,并優化大規模并行計算過程,提升離散算法的計算性能和并行效率。該賽題的難點在于,一是運算結果對浮點精度有一定要求,參賽隊伍在采用向量化或GPU并行等方法提升應用計算性能時,需要平衡性能優化和精度損失影響;二是賽題沒有選擇數值模擬中常見的代數方程組求解或者是矩陣運算優化問題,而是聚焦于對部分算法的性能提升,以及對固定算法的代碼性能進行優化,主要考察參賽隊伍對計算機程序開發的能力以及對并行計算資源的利用能力。
滲流數值模擬賽題專家、中國科學院數學與系統科學研究院張晨松研究員表示,ASC24的滲流數值模擬賽題針對工程化、油田尺度的滲流數值模擬,希望參賽選手們通過本賽題,嘗試解決實際工程計算中所面臨的高難度問題。同時,也希望激發科技新青年們的無限創造力,實現對算法的有效優化,從而提升整體計算效率,這將有助于人類進一步揭開地下儲集空間的神秘面紗,推動人類對深地能源資源高效開采和深地空間安全開發利用。
ASC世界大學生超級計算機競賽(ASC Student Supercomputer Challenge)由中國發起組織,并得到亞洲及歐美相關專家和機構支持,旨在通過大賽平臺推動各國及地區間超算青年人才交流和培養,提升超算應用水平和研發能力,發揮超算的科技驅動力,促進科技與產業創新。ASC超算大賽迄今已舉行至第十一屆,吸引來自全球六大洲上萬名大學生報名參賽,是全球最大規模的大學生超算競賽。
