中科院团队发布HIP-DFPT软件，国产GPU集群量子计算效率跃升70%

【区角快讯】当算力瓶颈成为制约科学探索的隐形高墙，底层软件的优化往往能带来意想不到的突破。近日，中国科学院计算机网络信息中心团队正式推出了一款名为HIP-DFPT的大规模量子微扰计算软件，其核心目标直指异构GPU集群的性能释放。

量子微扰理论作为解析材料、分子体系响应性质的关键工具，能够揭示声子谱、极化率及拉曼光谱等微观物理特性，在凝聚态物理与分子模拟领域地位举足轻重。然而，该计算过程普遍存在不规则负载特征，传统并行策略难以高效应对。为此，研发团队引入了微任务重组、GPU内存优化以及多流异步流水等技术手段。通过将海量细粒度计算任务重构为更契合GPU执行逻辑的微任务单元，不仅显著提升了线程利用率与数据访问效率，更大幅削减了通信及数据传输带来的额外开销。

值得注意的是，针对复杂分支代码导致的负载均衡难题，团队创新性地提出了基于AI的性能建模方法。该方法仅需少量采样数据，便能快速预测任务执行时间，进而设计出混合多级负载均衡算法。这种机制实现了节点间与GPU内部动态调度的协同优化，让资源分配更加智能精准。

实验数据证实了这一技术路径的有效性。HIP-DFPT成功扩展至8192张国产GPU，支持高达20万原子规模体系的全电子精度模拟。在此规模下，原子吞吐量较此前提升70%。这一成果不仅验证了软件在大规模量子微扰计算中的并行扩展能力，也为复杂科学计算程序在异构GPU集群上的智能化优化开辟了新的技术航道，展现出巨大的工程应用潜力。