格點(diǎn)色動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬的優(yōu)化算法研究及應(yīng)用的開(kāi)題報(bào)告

格點(diǎn)色動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬的優(yōu)化算法研究及應(yīng)用的開(kāi)題報(bào)告一、選題背景和意義格點(diǎn)色動(dòng)力學(xué)（LatticeQCD）是一種重要的理論方法，可以用于描述強(qiáng)相互作用（即量子色動(dòng)力學(xué)）中的強(qiáng)子物理。通過(guò)數(shù)值模擬，在格點(diǎn)上模擬場(chǎng)的變化，可以獲得超過(guò)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確結(jié)果，對(duì)于解決重要的物理問(wèn)題具有重要作用。然而LatticeQCD計(jì)算需要處理數(shù)千億的矩陣乘積和求逆等線性代數(shù)計(jì)算，計(jì)算時(shí)間和計(jì)算資源要求非常高。針對(duì)這一問(wèn)題，優(yōu)化LatticeQCD數(shù)值模擬的算法可以大大減少計(jì)算時(shí)間和計(jì)算資源的消耗，從而實(shí)現(xiàn)更高效的計(jì)算和更準(zhǔn)確的結(jié)果。二、研究目標(biāo)和內(nèi)容研究目標(biāo)：優(yōu)化LatticeQCD數(shù)值模擬的算法，并將其在實(shí)際應(yīng)用中驗(yàn)證。研究?jī)?nèi)容：1.分析當(dāng)前常用的LatticeQCD計(jì)算算法，并指出其存在的瓶頸問(wèn)題。2.提出一種基于GPU計(jì)算的并行優(yōu)化算法，利用GPU的并行計(jì)算資源，加速計(jì)算過(guò)程。3.針對(duì)復(fù)雜的LatticeQCD計(jì)算，在GPU上實(shí)現(xiàn)其高效的并行計(jì)算算法，并對(duì)算法進(jìn)行總結(jié)和分析。4.通過(guò)實(shí)際LatticeQCD計(jì)算應(yīng)用驗(yàn)證該優(yōu)化算法的有效性。三、研究方法和技術(shù)路線1.在文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，分析和總結(jié)常用的LatticeQCD計(jì)算算法，并指出其存在的瓶頸問(wèn)題，確定優(yōu)化方向。2.通過(guò)GPU架構(gòu)分析，找到合適的GPU計(jì)算方法，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)相關(guān)的GPU并行計(jì)算算法。3.在GPU上實(shí)現(xiàn)并行優(yōu)化算法，設(shè)計(jì)并行計(jì)算的流程與算法實(shí)現(xiàn)。4.對(duì)并行算法進(jìn)行性能分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，分析優(yōu)化算法的效果和性能優(yōu)勢(shì)。五、論文工作計(jì)劃與進(jìn)度安排1.前期調(diào)研：7月1日-7月31日在研究綜述的基礎(chǔ)上，總結(jié)目前LatticeQCD計(jì)算的瓶頸問(wèn)題，為優(yōu)化算法的研究提供指導(dǎo)。2.算法研究：8月1日-9月30日確定優(yōu)化方向和GPU架構(gòu)計(jì)算方法，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算算法，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：10月1日-11月30日對(duì)優(yōu)化算法進(jìn)行性能分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，分析優(yōu)化算法的效果和性能優(yōu)勢(shì)。4.論文撰寫(xiě)和完善：12月1日-12月31日對(duì)整個(gè)研究過(guò)程和成果進(jìn)行總結(jié)、論證并撰寫(xiě)論文。將論文通過(guò)相應(yīng)的渠道提交與發(fā)表。六、預(yù)期成果與創(chuàng)新點(diǎn)1.提出一種基于GPU計(jì)算的LatticeQCD并行優(yōu)化算法。2.在GPU上實(shí)現(xiàn)該算法，并且在實(shí)際應(yīng)用中驗(yàn)證其有效性。3.解決目前LatticeQCD計(jì)算瓶頸問(wèn)題，減少計(jì)