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MADNESS ( Multiresolution Adaptive Numerical Environment for Scientific Simulation ) es un entorno de software de alto nivel para la solución de ecuaciones integrales y diferenciales en múltiples dimensiones utilizando métodos de análisis armónico rápido y adaptativo con precisión garantizada basada en análisis multirresolución ^{[ 2 ] [ 3 ]} y representaciones separadas. ^{[ 4 ]}

MADNESS tiene tres componentes principales. En el nivel más bajo se encuentra un entorno de programación paralela a escala peta ^{[ 5 ]} que busca aumentar la productividad del programador y el rendimiento/escalabilidad del código, manteniendo la compatibilidad con versiones anteriores de las herramientas de programación actuales, como la interfaz de paso de mensajes y los arreglos globales . Las capacidades numéricas construidas sobre las herramientas paralelas proporcionan un entorno de alto nivel para componer y resolver problemas numéricos en muchas (1-6+) dimensiones. Finalmente, construidas sobre las herramientas numéricas, hay nuevas aplicaciones con un enfoque inicial en química, ^{[ 6 ] [ 7 ]} física atómica y molecular, ^{[ 8 ]} ciencia de materiales y estructura nuclear. Es de código abierto , tiene un diseño orientado a objetos y está diseñado para ser un programa de procesamiento paralelo para computadoras con hasta millones de núcleos que ya se ejecutan en el Cray XT5 en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge y el IBM Blue Gene en el Laboratorio Nacional de Argonne . La multiplicación de matrices pequeñas (en relación con matrices grandes, optimizadas por BLAS ) es el núcleo computacional principal en MADNESS; Por lo tanto, una implementación eficiente en CPU modernas es un esfuerzo de investigación en curso. ^{[ 9 ] [ 10 ]} Adaptar el cálculo irregular en MADNESS a plataformas heterogéneas no es trivial debido al tamaño del kernel, que es demasiado pequeño para ser descargado a través de directivas del compilador (por ejemplo, OpenACC ), pero se ha demostrado para sistemas CPU - GPU . ^{[ 11 ]} Intel ha declarado públicamente que MADNESS es uno de los códigos que se ejecutan en la arquitectura Intel MIC ^{[ 12 ] [ 13 ]} pero aún no se han publicado datos de rendimiento.

La capacidad química de MADNESS incluye la teoría de Hartree-Fock y la teoría funcional de la densidad en química ^{[ 14 ] [ 15 ]} (incluyendo derivadas analíticas, ^{[ 16 ]} propiedades de respuesta ^{[ 17 ]} y teoría funcional de la densidad dependiente del tiempo con potenciales corregidos asintóticamente ^{[ 18 ]} ) así como la teoría funcional de la densidad nuclear ^{[ 19 ]} y la teoría de Hartree-Fock - Bogoliubov . ^{[ 20 ] [ 21 ]} MADNESS y BigDFT son los dos códigos más conocidos que realizan DFT y TDDFT usando wavelets. ^{[ 22 ]} También se implementan funciones de onda de muchos cuerpos que requieren representaciones espaciales de seis dimensiones (por ejemplo, MP2 ^{[ 23 ]} ). El entorno de ejecución paralelo dentro de MADNESS se ha utilizado para implementar una amplia variedad de características, incluyendo la optimización de grafos. ^{[ 24 ]} Desde una perspectiva matemática, MADNESS enfatiza la precisión numérica rigurosa sin pérdida de rendimiento computacional. ^{[ 25 ]} Esto es útil no solo en química cuántica y física nuclear, sino también en el modelado de ecuaciones diferenciales parciales . ^{[ 26 ]}

MADNESS fue reconocido por los premios R&D 100 en 2011. ^{[ 27 ] [ 28 ]} Es un código importante para los centros de supercomputación del Departamento de Energía y es utilizado tanto por las instalaciones de computación de liderazgo en el Laboratorio Nacional Argonne ^{[ 29 ]} como en el Laboratorio Nacional Oak Ridge ^{[ 30 ]} para evaluar la estabilidad y el rendimiento de sus supercomputadoras más recientes. Tiene usuarios en todo el mundo, incluidos Estados Unidos y Japón. ^{[ 31 ]} MADNESS ha sido un código fundamental para la química computacional en el programa DOE INCITE ^{[ 32 ]} en la Instalación de Computación de Liderazgo de Oak Ridge ^{[ 33 ]} y se destaca como uno de los códigos importantes para ejecutar en la arquitectura Cray Cascade. ^{[ 34 ]}

• Lista de software de análisis numérico
• Lista de software de química cuántica y física del estado sólido

• Página principal de MADNESS en Google Code