في الآونة الأخيرة، طور فريق من مركز شبكة المعلومات الحاسوبية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم برنامجًا واسع النطاق للحسابات الكمومية الاضطرابية يُعرف باسم HIP-DFPT، والمُصمم لمجموعات وحدات معالجة الرسوميات (GPU) غير المتجانسة. يستهدف البرنامج خصائص الحمل غير المنتظم في الحسابات الكمومية الاضطرابية، ويطرح أساليب مثل إعادة تنظيم المهام الدقيقة، وتحسين ذاكرة GPU، وخطوط الأنابيب غير المتزامنة متعددة التدفقات. تعمل هذه الأساليب على إعادة تنظيم عدد كبير من مهام الحوسبة فائقة الدقة إلى وحدات مهام دقيقة أكثر ملاءمة لتنفيذ GPU، مما يعزز كفاءة استخدام الخيوط وكفاءة الوصول إلى البيانات، ويقلل من تكاليف الاتصال ونقل البيانات.

تُعد نظرية الاضطراب الكمومي أداة نظرية مهمة لدراسة خصائص الاستجابة للمواد والأنظمة الجزيئية، حيث يمكنها الكشف عن الخصائص الفيزيائية الدقيقة مثل أطياف الفونون، وقابلية الاستقطاب، وأطياف رامان، ولها قيمة تطبيقية كبيرة في مجالات مثل علم المواد، وفيزياء المادة المكثفة، والمحاكاة الجزيئية.

اقترح الفريق البحثي طريقة نمذجة أداء تعتمد على الذكاء الاصطناعي للرموز ذات الفروع المعقدة، والتي يمكنها التنبؤ بسرعة بوقت تنفيذ المهمة من خلال أخذ عينات من كمية صغيرة فقط من بيانات التشغيل. كما صمم الفريق خوارزمية توازن حمل هجينة متعددة المستويات، لتحقيق تحسين تعاوني للجدولة الديناميكية بين العقد وداخل GPU. أظهرت النتائج التجريبية أن HIP-DFPT يمكن توسيعه ليشمل 8192 وحدة GPU محلية الصنع، ويدعم المحاكاة بدقة الإلكترونات الكاملة للأنظمة التي يصل حجمها إلى 200 ألف ذرة، مع زيادة إنتاجية الذرات بنسبة 70%. يؤكد هذا قدرة البرنامج على التوسع المتوازي وإمكانات التطبيق الهندسي في الحسابات الكمومية الاضطرابية واسعة النطاق، مما يوفر مسارًا تقنيًا جديدًا للتحسين الذكي لبرامج الحوسبة العلمية المعقدة على مجموعات GPU غير المتجانسة.

يُذكر أن نتائج البحث ذات الصلة قد تم قبول نشرها في مجلة IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems (وهي مجلة من الفئة A في تصنيف CCF).