26、美国能源部ACTS集合的高级用户界面

美国能源部ACTS集合的高级用户界面

1. 引言

先进计算软件（ACTS）集合包含了一系列主要由美国能源部实验室开发的计算工具，有时也会与大学和其他资助机构（如美国国家科学基金会、美国国防高级研究计划局）合作开发。这些工具旨在简化常见且重要的计算问题的解决方案。许多重要的科学问题已经通过基于ACTS集合中的工具构建的计算机模拟得到了成功的研究和解决。

然而，技术的转移并非总是成功的。部分原因在于理解与软件工具相关的接口较为复杂，而且应用科学家安装和学习使用特定工具需要花费大量时间。为了解决这个问题，我们推出了基于Python的ACTS集合工具接口——PyACTS。本文还将展示其应用示例以及未来的发展方向。

2. ACTS集合中的部分工具

以下是ACTS集合中部分具有Python接口的数值工具：
| 工具 | 简要描述 |
| — | — |
| ScaLAPACK和PyScaLAPACK | 用于分布式内存消息传递多指令多数据（MIMD）计算机和工作站网络的高性能线性代数例程库。包含求解线性方程组、最小二乘法、特征值问题和奇异值问题的例程，也有处理矩阵分解或条件数估计的例程。 |
| SuperLU和PySuperLU | 用于在高性能机器上直接求解大型、稀疏、非对称线性方程组的通用库。用C语言编写，可从C或Fortran调用。例程通过数值主元进行LU分解，并通过前向和后向替换求解三角系统。 |
| PETSc和PyPETSc | 用于科学计算的便携式、可扩展工具包，提供用于并行和串行数值求解偏微分方程（PDE）的工具集，这些PDE需要求解大规模、稀疏的线性和非线性方程组。包括采用各种牛顿技术和Krylov