在宇宙学研究的浩瀚星海中，一项突破性的成果正引领我们迈向全新的认知边界。科学家们利用前沿技术，成功设立了宇宙流体力学模拟的新标杆，为探索原子物质与暗物质的物理特性奠定了坚实的基础。
项目负责人、阿贡计算科学部主任Salman Habib揭示了宇宙构成的奥秘：“宇宙由两大组成部分构成：一是暗物质，它迄今仅与引力产生作用；二是常规物质，或称原子物质。若欲洞悉宇宙的运作机制，我们必须对这两大要素进行模拟——引力以及涵盖热气体、恒星、黑洞形成等在内的所有物理现象。”他形象地比喻道，这就像是天体物理学的“全能厨房”，而宇宙流体动力学模拟正是我们烹饪宇宙秘密的“秘方”。
相较于单纯模拟引力效应的宇宙膨胀模型，宇宙流体动力学模拟在计算成本和执行难度上均显著提升。Habib进一步阐述：“若要模拟智利鲁宾天文台等顶级望远镜观测到的广阔宇宙，我们需追溯数十亿年的宇宙膨胀历程。此前，如此大规模的模拟在仅考虑引力的近似条件下都显得遥不可及。”
此次模拟的核心，是一款名为HACC的超算代码，全称为硬件/混合加速宇宙学代码。这款原本为15年前千万亿级计算机设计的代码，在ExaSky框架的升级助力下，已能够应对百亿亿次级计算机的挑战。ExaSky是Habib在Exascale Computing Project（ECP）内领导的一项特殊项目，ECP是一个耗资18亿美元（约合当前130.59亿元人民币）、自2016年至2024年持续进行的DOE计划，汇聚数千名专家，致力于开发适用于每秒执行超千万亿次或十亿亿次计算的超级计算机的先进程序和软件。
在ExaSky项目的推动下，HACC研究团队在过去七年中不断为代码增添新功能，并进行了全面优化，使其能够在基于GPU加速器的百亿亿次级机器上高效运行。据悉，HACC在Frontier超级计算机上的运行速度，几乎是参考速度的300倍。
这项开创性的模拟，借助Frontier超级计算机的约9000个计算节点和AMD Instinct MI250X GPU的强大支持，实现了破纪录的性能。“这不仅体现了物理领域前所未有的规模，更是百亿亿次计算与现代观测直接比较所必需的，”OLCF科学主任Bronson Messer强调，“它还纳入了重子和其他动态物理学的额外物理真实性，使得这一模拟成为Frontier的真正杰作。”
