计算机科学 > 分布式、并行与集群计算
[提交于 2025年6月30日
]
标题: 用于Fugaku上从头算量子化学模拟的大规模神经网络量子态
标题: Large-scale Neural Network Quantum States for ab initio Quantum Chemistry Simulations on Fugaku
摘要: 解决量子多体问题是量子化学中的一个基本挑战。 虽然神经网络量子态(NQS)已成为一种有前途的计算工具,但其训练过程会带来指数级增长的计算需求,对于大规模分子系统来说变得极其昂贵,并为实际应用创造了根本性的可扩展性障碍。 为了解决上述挑战,我们提出了\ours ,一个用于\textit{从头计算}电子结构计算的高性能 NQS 训练框架。 首先,我们提出了一种可扩展的采样并行策略,具有多层工作负载划分和混合采样方案,打破了大规模 NQS 训练的可扩展性障碍。 然后,我们引入了多级并行局部能量并行,实现了更高效的局部能量计算。 最后,我们对基于变压器的\textit{假设}进行了以缓存为中心的优化,并将其与采样并行策略结合,进一步加速了 NQS 训练,并在大规模下实现了稳定的内存占用。 实验表明,\ours 在扩展到 1,536 个节点时,将 NQS 训练加速了高达 8.41 倍,并达到了高达 95.8% 的并行效率。
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