Le professeur de génie mécanique Alan McGaughey de l'Université Carnegie Mellon a récemment coordonné les Phonon Olympics, réunissant des développeurs et des utilisateurs experts pour évaluer trois principaux progiciels open source de calcul de conductivité thermique.
Bien qu'il n'y ait pas de médaille à la fin des Jeux olympiques Phonon, pour McGaughey, la collaboration requise pour évaluer la précision de trois logiciels open source de calcul de conductivité thermique largement utilisés valait plus que de l'or.
Au cours de la dernière décennie, les chercheurs cherchant à comprendre les propriétés de nouveaux matériaux se sont tournés vers des logiciels open source pour effectuer des calculs de conductivité thermique. Ces packages permettent à une communauté plus large d'étudier le transport thermique, mais jusqu'à présent, les utilisateurs n'avaient aucun moyen de savoir si chaque package produirait ou non des résultats cohérents et précis.
Coordonnées par McGaughey, six équipes ont participé aux Phonon Olympics pour tester chacun des trois packages les plus cités : ALAMODE, phono3py et ShengBTE. Pour chaque package, une équipe était composée de développeurs tandis que l’autre était composée d’utilisateurs experts. Chaque équipe a effectué des calculs de référence pour quatre matériaux : le géranium, le bromure de rubidium, le diséléniure de molybdène monocouche et le nitrure d'aluminium.
Tel que publié dans le Journal de physique appliquéeles conductivités thermiques calculées par les équipes se situent dans une fourchette de 15 % de leurs valeurs moyennes pour chacun des quatre matériaux.
« C'est un bon signe : lorsqu'ils sont utilisés correctement, ces codes nous donnent une prévision cohérente de la conductivité thermique », a déclaré McGaughey, professeur de génie mécanique. « Ce résultat est meilleur que ce à quoi nous nous attendions. »
L'équipe a également documenté les meilleures pratiques sur la manière d'effectuer les calculs. Ils espèrent que cela aidera les utilisateurs novices à comprendre que la façon dont ils utilisent ces packages open source a un impact sur leurs résultats.
Avec ce type de programme, les utilisateurs ne peuvent pas simplement télécharger un code et appuyer sur « Go ». Par exemple, ils doivent déterminer comment modéliser les interactions atomiques, créer un échantillon numérique du matériau et peser la précision par rapport au coût de calcul.
« Avoir plus de chercheurs dans ce domaine mènera à davantage de progrès, mais seulement si leurs conclusions sont bien fondées. De nombreuses personnes écrivent du code et le mettent sur Internet, mais il est important qu'ils soient rigoureusement vérifiés pour s'assurer qu'ils donnent des résultats dignes de confiance », a-t-il déclaré.
Le dévouement de chaque membre de l'équipe impliqué dans ce projet de quatre ans témoigne de l'importance de la validation de ces codes open source.
« À travers les pandémies et les changements personnels, 17 personnes se sont rassemblées pour accomplir ce travail », a déclaré McGaughey. « Faire partie d'un effort d'équipe comme celui-ci est vraiment spécial, tant personnellement que pour la communauté de recherche dans son ensemble. »
