El uso de la tecnología de Nvidia impulsa mejoras en simulaciones de materiales
Investigadores han desarrollado un nuevo algoritmo que potencia la eficiencia de la peridinamia, acelerando simulaciones de materiales hasta 800 veces, con grandes implicaciones industriales.
Investigadores de la Universidad Shenzhen MSU-BIT, una colaboración entre la Universidad Estatal de Moscú y el Instituto de Tecnología de Pekín, han desarrollado un nuevo algoritmo que mejora significativamente la eficiencia de la peridinamia, un método no local utilizado para modelar fracturas y daños en materiales. Este avance puede aumentar el rendimiento de las simulaciones hasta en 800 veces, acelerando dramáticamente la ejecución de simulaciones a gran escala de materiales.
La peridinamia es ampliamente utilizada para predecir fallos en materiales en aplicaciones aeroespaciales, de ingeniería civil y militar. Sin embargo, las simulaciones tradicionales requieren una considerable cantidad de recursos computacionales, lo que hace que los estudios a gran escala sean lentos e imprácticos. La profesora asociada Yang Yang y su equipo abordaron este desafío al aprovechar la tecnología CUDA de Nvidia para optimizar el diseño del algoritmo y la gestión de la memoria.
Su marco de trabajo, denominado PD-General, logró aumentos de velocidad de hasta 800 veces en una Nvidia RTX 4070 en comparación con los programas seriales tradicionales, y un rendimiento 100 veces más rápido que los programas paralelos basados en OpenMP. En simulaciones a gran escala con millones de partículas, el nuevo método completó 4,000 pasos iterativos en solo cinco minutos. Para problemas uniaxiales de tracción en 2D de alto rendimiento, procesó 69.85 millones de iteraciones en menos de dos minutos utilizando precisión simple.
La mejora en la eficiencia computacional significa que los investigadores ahora pueden llevar a cabo simulaciones en GPUs de consumo general en lugar de depender de costosos clústeres de computación de alto rendimiento. Este avance tiene amplias implicaciones para las industrias que requieren análisis detallados de materiales, lo que es crucial en medio de restricciones comerciales y sanciones vigentes.
La capacidad de realizar simulaciones de alto rendimiento en GPUs de fácil acceso también reduce la dependencia de tecnología extranjera restringida. Dada la actual situación de restricciones comerciales, este desarrollo permite a China y Rusia avanzar en la investigación sin depender del hardware de computación de alto rendimiento proveniente de países occidentales.
Este avance marca un paso significativo en la mecánica computacional, facilitando simulaciones más rápidas y accesibles para la ciencia de materiales, la ingeniería y aplicaciones de defensa. El estudio fue publicado en la Revista China de Mecánica Computacional el 8 de enero de 2025, y el equipo de investigación considera que esta optimización podría ir más allá de la peridinamia, mejorando el rendimiento de las GPUs para otros cálculos científicos.