A parallel computing strategy for Monte Carlo simulation using groundwater models

ResumenEn este artículo se presentan los resultados de una estrategia de paralelización para reducir el tiempo de ejecución al aplicar la simulación Monte Carlo con un gran número de realizaciones obtenidas utilizando un modelo de flujo y transporte de agua subterránea. Desarrollamos un script en Python usando mpi4py, a fin de ejecutar GWMC y programas relacionados en paralelo aplicando la biblioteca MPI. Nuestro enfoque consiste en calcular las entradas iniciales para cada realización y correr grupos de estas realizaciones en procesadores separados y después calcular el vector medio y la matriz de covarianza de las mismas. Esta estrategia se aplicó al estudio de un acuífero simplificado en un dominio rectangular de una sola capa. Presentamos los resultados de aceleración y eficiencia para 1000, 2000 y 4000 realizaciones para diferente número de procesadores. Eficiencias de 0,70, 0,76 y 0,75 se obtuvieron para 64, 64 y 96 procesadores, respectivamente. Observamos una mejora ligera del rendimiento a medida que aumenta el número de realizaciones.

In this paper we present the results of a parallelization strategy to reduce the execution time for applying Monte Carlo simulation with a large number of realizations obtained using a groundwater flow and transport model. We develop a script in Python using mpi4py, in order to execute GWMC and related programs in parallel, applying the MPI library. Our approach is to calculate the initial inputs for each realization, and run groups of these realizations in separate processors and afterwards to calculate the mean vector and the covariance matrix of them. This strategy was applied to the study of a simplified aquifer in a rectangular domain of a single layer. We report the results of speedup and efficiency for 1000, 2000 and 4000 realizations for different number of processors. Efficiencies of 0.70, 0.76 and 0.75 were obtained for 64, 64 and 96 processors, respectively. We observe a slightly improvement of the performance as the number of realizations is increased.