Core Concepts
Die XLB-Bibliothek ist eine differenzierbare, massiv parallele Lattice-Boltzmann-Bibliothek, die auf der JAX-Plattform basiert. Sie bietet Zugänglichkeit, Erweiterbarkeit und hohe Rechenleistung, um Simulationen auf CPU, TPU, Multi-GPU und verteilten Multi-GPU- oder TPU-Systemen effektiv zu skalieren.
Abstract
Die XLB-Bibliothek wurde entwickelt, um Zugänglichkeit, Erweiterbarkeit und Rechenleistung zu priorisieren. Sie verwendet Python und bietet eine Schnittstelle, die Numpy ähnelt, um eine einfache Nutzung und schnelle Übernahme durch eine breite Nutzerbasis zu gewährleisten. Trotz des benutzerfreundlichen Designs verzichtet XLB nicht auf Leistung und ist für Hochleistungsanwendungen geeignet.
XLB nutzt die Funktionen von JAX, wie automatische Differentiation, JIT-Kompilierung und Vektorisierung, um eine hohe Rechenleistung zu erzielen. Die Bibliothek ist modular aufgebaut und ermöglicht es Nutzern, neue Randbedingungen, Kollisionsmodelle oder Mehrphasen-Simulationsfähigkeiten hinzuzufügen.
XLB ist mit dem JAX-basierten Maschinenlernöko-system kompatibel, was es ermöglicht, physikbasiertes maschinelles Lernen, Optimierung und inverse Probleme anzugehen. Die Bibliothek wurde erfolgreich skaliert, um Simulationen mit Milliarden von Zellen zu handhaben und erreicht Gigamaßstab-Gitteraktualisierungen pro Sekunde.
Stats
Die Lattice-Boltzmann-Methode (LBM) basiert auf einem einfachen "Kollisions-und-Strömungs"-Mechanismus auf kartesischen Gittern, was sie hochgradig parallelisierbar und für den Einsatz mit GPUs und TPUs geeignet macht.
Die Kopplung von Maschinenlernmethoden mit LBM-basierten Simulationen hat neue Möglichkeiten in diesem Bereich eröffnet, wie die Entwicklung schneller Ersatzmodelle und verbesserter Akustikvorhersagen.
Quotes
"XLB hat eine benutzerfreundliche Auslegung, die jedoch nicht auf Leistung verzichtet und für Hochleistungsanwendungen geeignet ist."
"Die Bibliothek wurde erfolgreich skaliert, um Simulationen mit Milliarden von Zellen zu handhaben und erreicht Gigamaßstab-Gitteraktualisierungen pro Sekunde."