全面升級(jí)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(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模仿真平臺(tái)，圖像處理工具箱（河北師范大學(xué)）……這一次，Ubuntu用戶也可體驗(yàn)！

“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(yīng)用數(shù)學(xué)中心林文偉教授和東南大學(xué)李鐵香教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)研發(fā)。

01 走近FAME：三維光子晶體能帶結(jié)構(gòu)計(jì)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(xué)材料所不具備的光子禁帶特性，在科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界被稱為“光半導(dǎo)體”或“未來的半導(dǎo)體”，被譽(yù)為二十一世紀(jì)最具潛力的新型材料。

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

      近年來，南京應(yīng)用數(shù)學(xué)中心林文偉教授和東南大學(xué)李鐵香教授團(tuán)隊(duì)在三維光子晶體能帶結(jié)構(gòu)的快速計(jì)算方面進(jìn)行了深入研究，成功設(shè)計(jì)了三維光子晶體能帶結(jié)構(gòu)計(jì)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(jì)算時(shí)間的復(fù)雜度，且FAME的計(jì)算過程有利于程序的并行化實(shí)現(xiàn)。

      目前，基于GPU計(jì)算平臺(tái)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(duì)（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(shí)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(yùn)用了先進(jìn)的數(shù)學(xué)技巧，計(jì)算內(nèi)存需求小，利用GPU高性能計(jì)算技術(shù)可實(shí)現(xiàn)計(jì)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(jì)算，仿真速度是其CPU版本的50倍以上。

由FAME計(jì)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(yùn)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(guān)板塊

最快2周實(shí)現(xiàn)“北太天元+”加速科研成果落地應(yīng)用

      隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)值仿真不僅在驗(yàn)證理論假設(shè)、優(yōu)化參數(shù)設(shè)計(jì)、減少試錯(cuò)成本等方面發(fā)揮巨大作用，而且在幫助科學(xué)家理解現(xiàn)象背后的機(jī)制、探索新的研究領(lǐng)域進(jìn)而推動(dòng)相關(guān)行業(yè)發(fā)展方面展現(xiàn)了卓越的優(yōu)勢，已成為當(dāng)今科學(xué)研究和工程實(shí)踐中不可或缺的工具。

      如今，研發(fā)獨(dú)立自主的科學(xué)計(jì)算與系統(tǒng)仿真軟件已成為增強(qiáng)我國科技競爭力的戰(zhàn)略需求。相關(guān)行業(yè)的發(fā)展需要以實(shí)際的科學(xué)工程問題為背景，從科學(xué)計(jì)算的角度對(duì)數(shù)學(xué)建模、算法設(shè)計(jì)、程序?qū)崿F(xiàn)各個(gè)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(tuán)隊(duì)近年來長期致力于將FAME進(jìn)行軟件化實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前，北太天元（Ubuntu版）v3.0成功上線FAME插件，將進(jìn)一步促進(jìn)FAME算法的推廣應(yīng)用，助力我國光通訊、光子集成器件的設(shè)計(jì)及國防科技等核心領(lǐng)域迸發(fā)自主創(chuàng)新活力。

      事實(shí)上，如何有效推廣單一應(yīng)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(duì)軟件化過程中能力、時(shí)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(guān)科研成果落地應(yīng)用效率：

      自主研發(fā)，擁有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)。作為國內(nèi)首款具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的通用型科學(xué)計(jì)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(wù)的可持續(xù)性。在信創(chuàng)建設(shè)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(qiáng)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(xué)與工程計(jì)算的高級(jí)編程語言，適合向量化編程，可移植性高、可拓展性強(qiáng)，符合科研工作者與工程設(shè)計(jì)人員對(duì)數(shù)學(xué)表達(dá)式的書寫習(xí)慣，便于非計(jì)算機(jī)專業(yè)的用戶使用，有效降低科研團(tuán)隊(duì)將成果軟件化的轉(zhuǎn)化難度。

      專業(yè)團(tuán)隊(duì)提供多維度、高效率的服務(wù)支持。面向國內(nèi)高?？蒲腥藛T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(tuán)隊(duì)，可以幫助開發(fā)者高效解決軟件化過程中的實(shí)際問題，加速研發(fā)成果向自主化軟件的轉(zhuǎn)化進(jìn)程。

北太振寰提供的支持與服務(wù)點(diǎn)擊查看大圖

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

高?？蒲谐晒绾我圆寮问桨l(fā)布在北太天元點(diǎn)擊查看大圖

      勠力同心，共克技術(shù)難關(guān)。北太天元FAME插件的上線，離不開南京應(yīng)用數(shù)學(xué)中心林文偉教授和東南大學(xué)李鐵香教授團(tuán)隊(duì)的心血澆灌與奉獻(xiàn)！

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

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

 專家介紹  

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      利用FAME計(jì)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(yīng)用數(shù)學(xué)中心官網(wǎng)，可供相關(guān)領(lǐng)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(guān)資料來源于林文偉教授和李鐵香教授團(tuán)隊(duì)