基于Taichi的Python高性能计算 入门指南

wjunxi10

　　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/