在材料科学与凝聚态物理研究领域，量子微扰理论扮演着关键角色。这一理论作为分析材料、分子体系响应特性的重要工具，能够助力科研人员深入了解声子谱、极化率以及拉曼光谱等微观物理现象，在材料研发、分子模拟等多个方面有着广泛且重要的应用。
中国科学院计算机网络信息中心科研团队取得了一项重要成果，成功开发出面向异构GPU集群的大规模量子微扰计算软件——HIP-DFPT。针对量子微扰计算中存在的不规则负载问题，该团队创新性地提出多种优化方法。通过微任务重组，将大量细粒度计算任务重新组合成更适配GPU执行的微任务单元；运用GPU内存优化手段，提升数据访问效率；借助多流异步流水技术，提高线程利用率，同时有效降低通信与数据传输带来的开销。
为进一步提升软件性能，科研团队还提出了面向复杂分支代码的AI性能建模方法。此方法只需采集少量运行数据，就能快速精准地预测任务执行时间。在此基础上，团队设计了混合多级负载均衡算法，实现了节点间以及GPU内部的动态调度协同优化，让计算资源得到更合理的分配与利用。
经过一系列实验验证，HIP-DFPT展现出强大的性能。该软件能够扩展至8192张国产GPU，支持对20万原子规模体系进行全电子精度模拟，原子吞吐量提升了70%。这一成果充分证明了HIP-DFPT在大规模量子微扰计算中具备良好的并行扩展能力以及巨大的工程应用潜力，为复杂科学计算程序在异构GPU集群上的智能化优化探索出了一条新的技术路径。
值得一提的是，相关研究成果已被国际知名学术期刊IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems（CCF A类期刊）录用，彰显了该研究在国际学术领域的影响力。
