研發背景：稀疏直接求解器在科學和工程領域的大規模高性能計算中起著關鍵作用。然而，現有的分布式稀疏直接方法在處理結構不理想的輸入矩陣時存在性能不均衡和浪費計算資源的問題。
解決的主要問題：PanguLU旨在解決現有稀疏直接求解器中的性能不均衡和計算資源浪費問題。通過采用常規2D分塊和稀疏形式存儲塊的方法，避免了額外的填充，提高了數據布局的均勻性和計算效率。
創新性：PanguLU創新地采用了基于塊級稀疏BLAS方法的多種優化策略，提高了稀疏直接求解器的計算效率和可擴展性。此外，調整塊到進程的映射和引入無同步通信策略，進一步優化了工作負載平衡和總體延遲開銷。
推廣應用價值：PanguLU的應用具有廣泛的推廣應用價值。它可以加速解決科學和工程領域的大規模稀疏線性方程組，提高計算效率和求解器的性能。它對于需要高性能計算的領域，如科學模擬、工程仿真和數據分析等，具有重要的應用價值。
前期應用情況：PanguLU已經在兩個分布式異構平臺上進行了實驗，并取得了顯著的加速效果。與最新的SuperLU_DIST相比，PanguLU實現了高達數倍的加速，并在大規模GPU集群上具有出色的可擴展性。
圖1 利用機器學習的算子選擇
圖2 可擴展的任務映射機制
（1）潛在的應用領域：
科學研究：PanguLU可直接應用于科學研究中的數值模擬和計算問題，研究者們可以利用PanguLU加速求解復雜的稀疏線性方程組，從而推動科學研究的進展。
數據分析：對于需要處理大規模數據集和進行復雜分析的工程人員，PanguLU可以用于高性能計算和并行處理，加速數據分析任務中的線性代數運算。
高性能計算中心：PanguLU適用于各類高性能計算中心，包括大學研究機構、國家實驗室和工業研究中心等。這些機構可以利用PanguLU提供的高性能稀疏直接求解能力，支持各種科學和工程計算應用。
（2）合作對象：
PanguLU的開發者和提供者可以與高性能計算中心、科研機構和公司等合作。
潛在市場規模：在需要高性能計算和求解大規模稀疏線性方程組的科學、工程和數據分析領域。這些領域對于高效的求解器有著強烈需求，并且隨著科學研究和工程應用的不斷發展，對于更快速、更可擴展的求解方法的需求也在增長。
核心競爭力：PanguLU通過創新的算法和優化策略，實現了高性能的稀疏直接求解能力，并具備良好的可擴展性。與傳統的稀疏直接求解器相比，PanguLU在大規模問題上表現出更好的效率和可擴展性。
成本和收益分析：由于PanguLU在高性能計算和稀疏直接求解領域具有技術先進性和應用價值，其商業化后的收益潛力也相對較高。
中國石油大學（北京）具有自主知識產權，已完成軟件著作權登記。
圖3 軟件著作權登記證書
合作開發、技術服務和咨詢。
劉偉峰，博士，中國石油大學（北京）信息科學與工程學院教授，歐盟瑪麗居里學者。2002年和2006年于中國石油大學（北京）計算機系獲學士與碩士學位，2006年至2012年在中國石化石油勘探開發研究院歷任助理工程師、工程師和高級研究師，其間主要研究領域為石油地球物理勘探的高性能算法。2016年于丹麥哥本哈根大學獲計算科學博士學位，主要研究方向為高性能稀疏線性代數子程序。他的主要研究興趣為數值線性代數和并行計算，其中尤其關注稀疏矩陣的數據結構、并行算法和軟件。他的研究工作發表于SC、ICS、PPoPP、ASPLOS、IPDPS、JPDC、FGCS和Parco等重要國際會議和期刊。他還是TPDS、SISC和TKDE等多個重要國際期刊審稿人，也是SC、ICS和ICPP等多個重要國際會議的程序委員會委員。他是IEEE高級會員以及CCF、ACM和SIAM會員。
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科學技術處（技術轉移中心）：
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