基于Taichi的Python高性能计算 入门指南
Taichi编程语言是对Python编程语言进行扩展的一种尝试,其结构支持通用、高性能的计算。本文通过一个简单的例子向你展示了这一强大功能。自从Python编程语言诞生以来,它的核心理念一直是最大限度地提高代码的可读性和简单性。Python对可读性和简单性的追求简直达到了如痴如狂的境地。一个事实即可证实这一点:只要你在Python系统的根目录中输入命令“import this”后按下回车键,竟然马上打印出一首英文小诗,翻译成中文大致意思是:
“美丽胜过丑陋,显式优于隐式。
简单比复杂好,复杂比繁杂好。
扁平优于嵌套,稀疏胜过密集。
可读性很重要……”
简单总比复杂好,可读性很重要。毫无疑问,Python确实在实现这些目标方面非常成功:它是迄今为止最友好的学习语言,并且一个普通的Python程序通常比等效的C++代码短5到10倍。不幸的是,这里有一个陷阱:Python的简单性是以降低性能为代价的!事实上,Python程序比C++对应的速度慢10到100倍。因此,似乎在速度和简单性之间存在着一种永久的权衡,任何编程语言都不可能同时拥有这两者。
但是,别担心,所有的希望都没有失去。
Taichi可实现两全其美
Taichi编程语言是对Python编程语言进行扩展的一种尝试,其结构支持通用、高性能的计算。它支持无缝地嵌入到Python中,而同时可以发挥计算机中所有的计算能力——包括多核CPU功能以及更为重要的GPU性能。
我们在本文中将展示一个使用Taichi编写的示例程序。该程序使用GPU对落在球体上的一块布进行实时物理模拟,同时渲染结果。
编写实时GPU物理模拟器绝非易事,但是实现本例程的Taichi源代码却异常简单。本文的其余部分将引导你完成整个实现,这样你就可以领略Taichi提供的功能,以及它们的强大和友好程度。
在我们开始之前,你不妨先猜猜这个程序大概由多少行代码组成。当然,你会在文章末尾找到这一答案。
算法概述
taichi我们的程序将把一块布料建模为一个质量弹簧系统。更具体地说,我们将此布料表示为点质量的N×N网格,其中相邻点由弹簧连接。下面的图形是由斯坦福大学的Matthew Fisher提供的,正展示了这种结构。taichi https://taichi-lang.cn/
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