全面升級的底層能力，全新的集成開發(fā)環(huán)境（IDE）及幫助系統(tǒng)，優(yōu)化后的命令行界面（CLI），北太真元多域動態(tài)系統(tǒng)建模仿真平臺，圖像處理工具箱（河北師范大學）……這一次，Ubuntu用戶也可體驗！

“不止于3.0”Ubuntu版FAME插件重磅首發(fā)！
與北太天元（Windows版）v3.0相比，Ubuntu 版已上線FAME插件，插件由南京應用數(shù)學中心林文偉教授和東南大學李鐵香教授團隊設計研發(fā)。

01 走近FAME：三維光子晶體能帶結(jié)構(gòu)計算的快速算法

      光子晶體是由不同折射率的介質(zhì)周期性排列而形成的規(guī)則結(jié)構(gòu)材料，具有普通光學材料所不具備的光子禁帶特性，在科學界和產(chǎn)業(yè)界被稱為“光半導體”或“未來的半導體”，被譽為二十一世紀最具潛力的新型材料。

      光子晶體可以依據(jù)頻率范圍實現(xiàn)對電磁波的調(diào)控，這使得人們可以按照自己的設計需求來控制電磁波的傳播，因此，對光子晶體能帶結(jié)構(gòu)的計算，對光通訊、光子集成器件的設計及國防科技等領域均具有重要意義。

      近年來，南京應用數(shù)學中心林文偉教授和東南大學李鐵香教授團隊在三維光子晶體能帶結(jié)構(gòu)的快速計算方面進行了深入研究，成功設計了三維光子晶體能帶結(jié)構(gòu)計算的快速算法FAME（Fast Algorithms for Maxwell's Equations），算法整體呈現(xiàn)O(n log n)計算時間的復雜度，且FAME的計算過程有利于程序的并行化實現(xiàn)。

      目前，基于GPU計算平臺的FAME軟件包已經(jīng)以仿真插件的形式發(fā)布在北太天元（Ubuntu版）v3.0。

      FAME可對（雙）各向同（異）性、具有擬周期邊界條件的三維光子晶體的全部14種布拉維晶格結(jié)構(gòu)實現(xiàn)快速數(shù)值仿真。相比其他三維光子晶體仿真軟件而言，F(xiàn)AME運用了先進的數(shù)學技巧，計算內(nèi)存需求小，利用GPU高性能計算技術(shù)可實現(xiàn)計算效率的極大提升。

      以三維光子晶體的面心立方晶格和NVIDIA Tesla V100顯卡為例，在五百萬的離散矩陣規(guī)模下，F(xiàn)AME可以在30分鐘左右完成能帶結(jié)構(gòu)的計算，仿真速度是其CPU版本的50倍以上。

由FAME計算得到的三維光子晶體模型及其能帶結(jié)構(gòu)

02 僅需2步，在北太天元（Ubuntu版）快速調(diào)用FAME

      運行北太天元后，在命令行窗口輸入load_plugin(“FAME”)加載該插件。

      加載完成后，在命令行窗口輸入以下內(nèi)容即可調(diào)用函數(shù)：

      Eigenvalue=FAME(“FAME_opt.txt”, “Eigenvalue.txt”)

具體使用說明可查看北太天元幫助文檔中相關板塊

最快2周實現(xiàn)“北太天元+”加速科研成果落地應用

      隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)值仿真不僅在驗證理論假設、優(yōu)化參數(shù)設計、減少試錯成本等方面發(fā)揮巨大作用，而且在幫助科學家理解現(xiàn)象背后的機制、探索新的研究領域進而推動相關行業(yè)發(fā)展方面展現(xiàn)了卓越的優(yōu)勢，已成為當今科學研究和工程實踐中不可或缺的工具。

      如今，研發(fā)獨立自主的科學計算與系統(tǒng)仿真軟件已成為增強我國科技競爭力的戰(zhàn)略需求。相關行業(yè)的發(fā)展需要以實際的科學工程問題為背景，從科學計算的角度對數(shù)學建模、算法設計、程序?qū)崿F(xiàn)各個階段開展系統(tǒng)的研究。

基于此，林文偉教授和李鐵香教授團隊近年來長期致力于將FAME進行軟件化實現(xiàn)。當前，北太天元（Ubuntu版）v3.0成功上線FAME插件，將進一步促進FAME算法的推廣應用，助力我國光通訊、光子集成器件的設計及國防科技等核心領域迸發(fā)自主創(chuàng)新活力。

      事實上，如何有效推廣單一應用場景的程序包一直是科研工作者面臨的難題?？蒲泄ぷ髡卟粌H要面對軟件化過程中能力、時間精力等多方面的挑戰(zhàn)，還要克服商業(yè)化帶來的困擾。而與北太天元的合作將有助于提升相關科研成果落地應用效率：

      自主研發(fā)，擁有完全知識產(chǎn)權(quán)。作為國內(nèi)首款具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的通用型科學計算軟件，北太天元將更好地滿足用戶及合作伙伴的數(shù)據(jù)安全需求，保障服務的可持續(xù)性。在信創(chuàng)建設與數(shù)字化融合發(fā)展背景下， 國產(chǎn)化浪潮將為北太天元及其合作伙伴注入強勁生命力。

      北太天元提供簡潔且高效的編程語言。北太天元語言是一種面向科學與工程計算的高級編程語言，適合向量化編程，可移植性高、可拓展性強，符合科研工作者與工程設計人員對數(shù)學表達式的書寫習慣，便于非計算機專業(yè)的用戶使用，有效降低科研團隊將成果軟件化的轉(zhuǎn)化難度。

      專業(yè)團隊提供多維度、高效率的服務支持。面向國內(nèi)高校科研人員等開發(fā)者，北太振寰（重慶）科技有限公司（以下簡稱“北太振寰”）致力于打造開放合作的創(chuàng)新生態(tài)，并配備專業(yè)的工程師團隊，可以幫助開發(fā)者高效解決軟件化過程中的實際問題，加速研發(fā)成果向自主化軟件的轉(zhuǎn)化進程。

北太振寰提供的支持與服務點擊查看大圖

      基于北太振寰提供的軟件支持與技術(shù)服務，最快僅需2周，高?？蒲袌F隊便可將成果以插件形式發(fā)布在北太天元，促進科研成果應用與推廣。

高校科研成果如何以插件形式發(fā)布在北太天元點擊查看大圖

      勠力同心，共克技術(shù)難關。北太天元FAME插件的上線，離不開南京應用數(shù)學中心林文偉教授和東南大學李鐵香教授團隊的心血澆灌與奉獻！

      未來，北太振寰期待為更多科研人員服務，將前沿領域的創(chuàng)新性成果與北太天元結(jié)合，共同推動核心領域發(fā)展，為強化國家戰(zhàn)略科技力量作出貢獻。

歡迎廣大高校加入北太天元開發(fā)者隊伍！如需合作請聯(lián)系：market@baltamatica.com

 專家介紹  

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      利用FAME計算得到的上萬組三維光子能帶結(jié)構(gòu)的結(jié)果，已發(fā)布在南京應用數(shù)學中心官網(wǎng)，可供相關領域的研究者參考。網(wǎng)站鏈接：www.njcam.org.cn/fame/index.phtml 

      *本文中FAME相關資料來源于林文偉教授和李鐵香教授團隊