国际高性能计算大会SC23（The International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage, and Analysis）官网于2023年8月8日公布了2023年度美国计算机学会ACM戈登·贝尔奖（ACM Gordon Bell Prize）提名名单（图1），ACM戈登·贝尔奖评奖委员会从众多的投稿中选出了这6个项目。这些项目于2023年11月14-15日参加了在美国科罗拉多州丹佛市召开的国际高性能计算大会SC23的现场答辩（决赛）。
图1：2023年度ACM戈登·贝尔奖提名名单
由浙江大学、清华大学和国家超级计算无锡中心等单位联合开展的“迈向涡轮机械流动的百亿亿次级计算（Towards Exascale Computation for Turbomachinery Flows）”项目成功入围了2023年度ACM戈登·贝尔奖决赛。该项目研究源自航空航天行业，合作单位有中国航空发动机研究院等。联合研究团队由浙江大学的郑耀教授、崔佳欢研究员，清华大学和国家超级计算无锡中心的杨广文教授、刘钊等牵头组成，得到了清华大学郑纬民院士的指导。参研单位包括浙江大学、清华大学、国家超级计算无锡中心、太原理工大学、西交利物浦大学、英国剑桥大学、美国佛罗里达大学和美国伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区。
浙江大学的团队成员来自航空航天学院、ZJU-UIUC联合学院和计算机科学与技术学院。航空航天学院的成员包括郑耀教授、张继发副教授、季廷炜副教授和谢芳芳副教授，ZJU-UIUC联合学院的成员包括崔佳欢研究员、沈韡琦博士后、傅宇航博士生（计算机科学与技术学院）和陶国成博士生（航空航天学院）。
图2：项目团队的演示答辩文稿
基于神威系列超级计算机，研究团队面向超大规模高精度航空发动机气动热力学模拟，成功实现了采用通量重构（FR）方法的航空发动机复杂流动大涡模拟程序的开发、并行化及计算测试（图3和4）。
针对神威系列超算的架构特性，团队设计了一种多层次混合并行方案，深入优化了主核处理单元（MPE）和众核处理单元（CPE）之间的数据交换以及计算内核的执行顺序和相互融合。由于FR方法的数据局部性较好，高阶FR格式的矩阵计算强度高，矩阵运算最高可占计算时间的60%。
研究团队的成果满足了高复杂度、高精度、高保真度和高性能的具体计算要求。具体地，针对高复杂度的要求，该计算流体动力学程序对具有多个数量级几何特征的高压涡轮叶片的气动热力学问题进行了仿真模拟，算例几何高度复杂。针对高精度的要求，该程序求解Navier-Stokes方程的数值精度最高可达8阶。针对高保真度的要求，数值结果高度符合实验测试结果。针对高性能的要求，实现了115.8 DP-PFLOPs的持续峰值性能，并达到了89%的强扩展并行效率。
图3：跨声速高压涡轮LS89的Q准则速度值的等值面
图4：带气膜冷却孔的高压涡轮GE-E3静叶吸入面温度（冷却孔有冷却液喷出）
随着超大规模异构计算的发展和数值技术的进步，研究团队证明了利用大涡模拟来解决航空发动机复杂流动的可行性。该工作为实现美国国家航空航天局NASA提出的航空发动机整机数值模拟迈出了坚实的一步。
“戈登·贝尔奖”被誉为国际高性能计算应用领域的“诺贝尔奖”，由美国计算机学会ACM（Association for Computing Machinery）每年评选和颁发，奖励在世界领先的高性能计算应用领域具有突出成就的工作，具有巨大的国际影响力。具体评选涉及多个方面，包括目标问题的重要性、性能优化、目标系统性能的最大利用率，以及为广泛传播的平台提供的知识。
今年，戈登·贝尔奖评奖委员会从众多参赛团队中选出了6个团队入围，课题涉及多个科研领域，包括材料科学、流体动力学、核模拟、地震处理和生物分子模拟。入围团队使用的硬件平台也包括世界一流的超级计算机系统：Frontier（ORNL，美国）、新一代神威系统（中国）、LUMI（EuroHPC/CSC，芬兰）、Leonardo（EuroHPC/Cineca，意大利）、Cerebras CS-2（KAUST，沙特阿拉伯）和Perlmutter（NERSC，美国）。今年最终得奖的是美国密执安大学、印度科学学院和美国橡树岭国家实验室组成的团队，他们使用了目前世界上最快的超级计算机Frontier。
另外，2023年8月26日，在2023年中国计算机学会CCF全国高性能计算学术年会（CCF HPC China 2023）上，本项目团队的研究成果曾荣获“2023年度中国超算最佳应用”奖（每年1项）。作为高性能计算领域全球最具影响力的三大超算盛会之一，该会议旨在通过前沿学术成果交流，创新应用技术展示，促进超算技术应用生态与科研、产业数字化升级转型，展现我国在超算领域的全新魅力。
新闻链接：
https://sc23.supercomputing.org/2023/08/a-look-at-the-2023-gordon-bell-prize-finalists/
论文链接：
https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/3581784.3627040
