NeuDATool:支持GPU硬件加速和计算机集群跨节点并行的开源中子散射数据分析软件（英文）

作者：马长利; 程贺^*; 左太森; 焦贵省; 韩泽华; 秦虹

来源：Chinese Journal of Chemical Physics, 2020, 33(06): 727-732.

• 中子衍射
• 中子散射
• 实验势精修
• GPU
• C++

实验势精修是20世纪80年代英国散裂中子源无定型材料组开发的用于分析中子散射实验数据的软件.实验势精修的目标是根据中子散射数据重建样品的三维原子结构.在过去的几十年,实验势精修被广泛用于中子散射实验数据分析,为实验用户提供了可靠的分析结果.但是实验势精修是基于共享内存并行计算(OpenMP)的Fortran程序,不支持计算机服务器集群跨节点并行加速和GPU加速;这限制了它的分析速度.随着计算机服务器集群的广泛建设和GPU加速技术的普遍使用,有必要重新编写EPSR程序以提高运算速度.本文使用面向对象的C++语言,开发了一套实现EPSR算法的开源软件包NeuDATool;软件通过MPI和CUDA C实现了计算机集群跨节点并行和GPU加速.使用液态水和玻璃态二氧化硅的中子散射实验数据对软件进行了测试.测试显示软件可以正确重建出样品的三维原子结构;并且模拟体系达到10万原子以上时,使用GPU加速可以比串行的CPU算法提高400倍以上的模拟速度.NeuDATool为中子实验用户尤其是对熟悉C++编程并希望定义特殊分析算法的实验科学家提供了一种新的选择.

• 单位
  中国科学院高能物理研究所; 散裂中子源科学中心