在宇宙學研究的浩瀚星海中，一項突破性的成果正引領我們邁向全新的認知邊界。科學家們利用前沿技術，成功設立了宇宙流體力學模擬的新標桿，為探索原子物質與暗物質的物理特性奠定了堅實的基礎。

項目負責人、阿貢計算科學部主任Salman Habib揭示了宇宙構成的奧秘：“宇宙由兩大組成部分構成：一是暗物質，它迄今僅與引力產生作用；二是常規物質，或稱原子物質。若欲洞悉宇宙的運作機制，我們必須對這兩大要素進行模擬——引力以及涵蓋熱氣體、恒星、黑洞形成等在內的所有物理現象。”他形象地比喻道，這就像是天體物理學的“全能廚房”，而宇宙流體動力學模擬正是我們烹飪宇宙秘密的“秘方”。

相較于單純模擬引力效應的宇宙膨脹模型，宇宙流體動力學模擬在計算成本和執行難度上均顯著提升。Habib進一步闡述：“若要模擬智利魯賓天文臺等頂級望遠鏡觀測到的廣闊宇宙，我們需追溯數十億年的宇宙膨脹歷程。此前，如此大規模的模擬在僅考慮引力的近似條件下都顯得遙不可及。”

此次模擬的核心，是一款名為HACC的超算代碼，全稱為硬件/混合加速宇宙學代碼。這款原本為15年前千萬億級計算機設計的代碼，在ExaSky框架的升級助力下，已能夠應對百億億次級計算機的挑戰。ExaSky是Habib在Exascale Computing Project（ECP）內領導的一項特殊項目，ECP是一個耗資18億美元（約合當前130.59億元人民幣）、自2016年至2024年持續進行的DOE計劃，匯聚數千名專家，致力于開發適用于每秒執行超千萬億次或十億億次計算的超級計算機的先進程序和軟件。

在ExaSky項目的推動下，HACC研究團隊在過去七年中不斷為代碼增添新功能，并進行了全面優化，使其能夠在基于GPU加速器的百億億次級機器上高效運行。據悉，HACC在Frontier超級計算機上的運行速度，幾乎是參考速度的300倍。

這項開創性的模擬，借助Frontier超級計算機的約9000個計算節點和AMD Instinct MI250X GPU的強大支持，實現了破紀錄的性能。“這不僅體現了物理領域前所未有的規模，更是百億億次計算與現代觀測直接比較所必需的，”OLCF科學主任Bronson Messer強調，“它還納入了重子和其他動態物理學的額外物理真實性，使得這一模擬成為Frontier的真正杰作。”