港大用超級電腦計算黑洞演變

每秒鐘運算量等於一個人計足65萬年 支援大規模數值模擬

現代科學中許多突破性的發現，大至捕捉宇宙層面的星系尺度，小至微觀的亞原子尺度裏複雜及非線性的相互作用，都是通過數值計算取得，科學計算至今成為與傳統理論和實驗研究同等重要的研究手段。為提升高效能運算以推動新的科研發現，香港大學物理學系團隊特別在今年秋天部署了新一代名為「黑體（Blackbody）」的超級電腦系統，以每秒鐘相當於一個人65萬年的運算量，聚焦解決天文學和量子物理領域的難題，包括藉廣義相對論的物理模擬計算黑洞演變，以及開發人工智能技術揭示量子多體系統的基本機制等。◆香港文匯報記者 高鈺

超級電腦系統「黑體」由港大物理學系助理教授戴麗心聯同副教授孟子楊的團隊部署，已正式投入運作，其名字取自兩團隊的研究範疇即黑洞（Black Hole）以及量子多體物理（Quantum many-body physics）。

該電腦計算系統現時總共有1,024處理器計算核心及多個儲存陣列，以一個人每秒鐘可完成一次簡單加減運算計，「黑體」一秒鐘運算量相等於一個人不眠不休地計算65萬年，其強大計算能力支援研究團隊開發新的代碼和執行大規模數值模擬，解決量子物理和天文學中一些最複雜的問題。

部署「黑體」過程中，兩個團隊整合了港大、香港研究資助局以及國家自然科學基金委員會的資助。戴麗心表示，「黑體」將可為其未來幾年的研究提供高效能運算，是很大的幫助，「我們一直受到計算資源的限制，現在終於有了必要的工具來進行大規模模擬，並將設想轉化為結果。」

戴麗心團隊正透過建立及運用廣義相對論物理模擬，以及蒙特卡羅模擬等方法來研究黑洞天文物理學，具體方向主要包括模擬物質如何在黑洞附近運行、如何在黑洞附近形成吸積盤，以及計算在黑洞吸積過程中產生的能量輸出，這些模擬能幫助加速理解大質量黑洞潮汐瓦恒星事件、X射線黑洞雙星系統，以及活躍星系核等天體現象，成果跟宇宙早期的大質量黑洞如何快速成長及星系演變等息息相關。

除了理論模擬，其團隊也和一些國際頂尖天文觀測者合作，為他們建模及解釋團隊所得的觀測結果，並協助設計NASA的新一代天文望遠鏡。

連接理論與實驗

孟子楊則提到，現代科研需要結合實驗、理論和計算方法，「黑體」能幫助團隊獲得非常準確的數值結果和重要預測，「這為連接傳統理論和實驗研究提供了橋樑。這種新的研究方法，將為量子物理學和天文學帶來更深刻和更有影響力的發現。」

孟子楊團隊近年專注開發可解釋的人工智能技術，如量子蒙特卡羅算法和張量網絡算法，以更有效的模型揭示量子多體系統的基本機制，例如量子臨界系統中的非費米液體，以及高度糾纏的量子物質和拓撲有序態，還有量子摩爾二維材料。

其研究工作為發現最前沿的量子材料提供準確的解決方案和新的理解，亦對研發突破摩爾定律極限的新型計算芯片、利用高溫超導體構建、無損能量傳輸系統等下一代技術的發展至關重要。