Summit – суперкомпьютер, которому нет равных. Национальная лаборатория Ок-Риджа Министерства энергетики США сегодня представила Саммит как самый мощный и самый умный в мире научный суперкомпьютер.

Национальная лаборатория Ок-Риджа Министерства энергетики США сегодня представила Саммит как самый мощный и самый умный в мире научный суперкомпьютер. Фото: Карлос Джонс, Ок-Риджская национальная лаборатория / Департамент энергетики США

С максимальной производительностью в 200 000 триллионов вычислений в секунду, или 200 петафлопс, Summit будет в восемь раз мощнее, чем предыдущая система ORNL Titan. Для некоторых научных применений Summit также сможет выполнять более трех миллиардов миллиардов вычислений с смешанной точностью в секунду, или 3,3 экзамена. Саммит предоставит беспрецедентные вычислительные мощности для исследований в области энергетики, современных материалов и искусственного интеллекта (ИИ), среди других областей, что позволит сделать научные открытия, которые ранее были непрактичными или невозможными.

«Сегодняшний запуск суперкомпьютера Summit демонстрирует силу американского лидерства в области научных инноваций и развития технологий. Это окажет глубокое влияние на энергетические исследования, научные открытия, экономическую конкурентоспособность и национальную безопасность », – сказал министр энергетики Рик Перри. «Я по-настоящему взволнован потенциалом Саммита, поскольку он приближает страну на один шаг ближе к цели создания суперкомпьютерной системы к 2021 году. Саммит даст ученым возможность решать широкий круг новых задач, ускорять открытия, стимулировать инновации и прежде всего, на пользу американскому народу ».

Система IBM AC922 состоит из 4608 вычислительных серверов, каждый из которых содержит два 22-ядерных процессора IBM Power9 и шесть ускорителей графического процессора NVIDIA Tesla V100, соединенных с двухполосным процессором Mellanox EDR 100 Гбит / с InfiniBand. Summit также обладает более чем 10 петабайтами памяти в сочетании с быстрыми, высокоскоростными путями для эффективного перемещения данных. Сочетание передового аппаратного обеспечения и надежных подсистем данных знаменует собой эволюцию гибридной архитектуры CPU-GPU, которая впервые была запущена на 27-петафлопе Titan в 2012 году.

Исследователи ORNL выяснили, как использовать мощь и интеллект современной архитектуры Summit, чтобы успешно выполнить первый в мире научный расчет. Команда ученых во главе с Дэном Якобсоном и Уэйном Жубером из ORNL использовала интеллект машины для проведения сравнительного расчета геномики в 1,88 экз., Относящегося к исследованиям в области биоэнергетики и здоровья человека. Расчет exaops со смешанной точностью дал результаты, идентичные более трудоемким 64-разрядным вычислениям, которые ранее выполнялись на Titan.

«С момента своего возникновения 75 лет назад ORNL имеет историю и культуру решения больших и сложных проблем с национальным масштабом и воздействием», – сказал директор ORNL Томас Захария. «Ученые ORNL были в числе научных команд, которые выполнили первые расчеты гигафлопс в 1988 году, первые расчеты терафлопс в 1998 году, первые расчеты петафлопс в 2008 году, а теперь и первые расчеты exaops в 2018 году. Новаторские исследования ученых и инженеров ORNL сыграли ключевая роль в истории нашей страны и продолжает формировать наше будущее. Мы с нетерпением ждем возможности приветствовать научное сообщество пользователей на Саммите, поскольку мы стремимся к еще 75-летнему лидерству в науке ».

В дополнение к научному моделированию и симуляции Summit предлагает беспрецедентные возможности для интеграции искусственного интеллекта и научных открытий, позволяя исследователям применять такие методы, как машинное обучение и глубокое обучение, к проблемам в области здоровья человека, физике высоких энергий, обнаружению материалов и другим областям. Саммит позволяет DOE и ORNL реагировать на инициативу Белого дома по искусственному интеллекту для Америки.

«Summit выводит ускоренные вычисления на новый уровень с большей вычислительной мощностью, большим объемом памяти, огромной высокопроизводительной файловой системой и быстрыми путями передачи данных, чтобы связать все это вместе. Это означает, что исследователи смогут быстрее получать более точные результаты », – сказал Джефф Николс, директор лаборатории ORNL по вычислительной технике и вычислительным наукам. «Оптимизированное AI оборудование Summit также предоставляет исследователям невероятную платформу для анализа массивных наборов данных и создания интеллектуального программного обеспечения для ускорения темпов открытий».

Саммит продвигает страну на один шаг ближе к цели разработки и предоставления полностью способной вычислительной экосистемы для широкого использования к 2021 году.

Саммит будет открыт для отбора проектов в этом году, в то время как ORNL и IBM работают над процессом принятия машины. В 2019 году основная часть доступа к системе IBM будет предоставлена ​​исследовательским группам, отобранным в рамках программы DOE «Инновационные и новые вычисления в области теории и эксперимента» или INCITE.

В преддверии запуска Summit исследователи готовили приложения для архитектуры следующего поколения, многие из которых были готовы эффективно использовать систему в первый же день. Среди ранних научных проектов, запланированных на Саммит:

Астрофизика

Взрывающиеся звезды, известные как сверхновые, дают исследователям подсказки, связанные с тем, как тяжелые элементы, в том числе золото в ювелирных изделиях и железо в крови, проникали во вселенную.

Сильно масштабируемый код FLASH моделирует этот процесс в разных масштабах – от ядерного уровня до крупномасштабной гидродинамики последних моментов звезды. На Summit FLASH пойдет намного дальше, чем было возможно ранее, имитируя сценарии сверхновых звезд в несколько тысяч раз дольше и отслеживая примерно в 12 раз больше элементов, чем в предыдущих проектах.

Национальная лаборатория Ок-Риджа запускает суперкомпьютер Summit

Национальная лаборатория Ок-Риджа запускает суперкомпьютер Summit. Фото: Национальная лаборатория Ок-Риджа

«Это как минимум в сто раз больше вычислений, чем мы могли бы сделать на более ранних машинах», – говорит астрофизик ORNL Бронсон Мессер. «Огромный размер Саммита позволит нам делать модели с очень высоким разрешением».

Материалы

Разработка материалов следующего поколения, в том числе соединений для хранения, преобразования и производства энергии, зависит от субатомного понимания поведения материалов. QMCPACK, квантовое приложение Монте-Карло, моделирует эти взаимодействия, используя вычисления из первых принципов.

До настоящего времени исследователи могли моделировать десятки атомов только из-за высокой вычислительной стоимости QMCPACK. Саммит, однако, может поддерживать материалы, состоящие из сотен атомов, скачок, который помогает в поиске более практичного сверхпроводника – материала, который может передавать электричество без потери энергии.

«Большая локальная память Summit очень важна для увеличения диапазона сложности материалов и физических явлений», – сказал сотрудник ORNL Пол Кент. «Кроме того, гораздо более мощные узлы действительно помогут нам расширить диапазон нашего моделирования».

Наблюдение за раком

Одним из ключей к борьбе с раком является разработка инструментов, которые могут автоматически извлекать, анализировать и сортировать существующие данные о здоровье, чтобы выявить ранее скрытые связи между факторами заболевания, такими как гены, биологические маркеры и окружающая среда. В сочетании с неструктурированными данными, такими как текстовые отчеты и медицинские изображения, алгоритмы машинного обучения, масштабируемые на саммите, помогут медицинским исследователям получить полное представление о раковой популяции США на уровне детализации, обычно получаемой только для пациентов клинических испытаний.

Этот проект по эпиднадзору за раком является частью распределенной образовательной среды CANcer, или CANDLE, совместной инициативы между DOE и Национальным институтом рака.

«По сути, мы обучаем компьютеры чтению документов и абстрактной информации с использованием больших объемов данных», – сказала исследователь ORNL Джина Турасси. «Встреча на высшем уровне позволяет нам исследовать гораздо более сложные модели в эффективный по времени способ, чтобы мы могли определить наиболее эффективные».

Системная биология

Применение машинного обучения и искусственного интеллекта к генетическим и биомедицинским наборам данных дает возможность ускорить понимание результатов в отношении здоровья человека и заболеваний.

Используя сочетание методов искусственного интеллекта на Саммите, исследователи смогут выявить закономерности в функционировании, взаимодействии и эволюции человеческих белков и клеточных систем. Эти паттерны могут в совокупности вызывать клинические фенотипы, наблюдаемые признаки таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера, болезни сердца или зависимость, и сообщать процесс открытия лекарств.

В рамках проекта стратегического партнерства между ORNL и Департаментом по делам ветеранов США исследователи объединяют клинические и геномные данные с машинным обучением и передовой архитектурой Summit для понимания генетических факторов, способствующих возникновению таких состояний, как опиоидная зависимость.

«Сложность человека как биологической системы невероятна», – сказал вычислительный биолог ORNL Дэн Якобсон. «Встреча на высшем уровне открывает новые возможности для науки, которая была невозможна до ее появления».

По материалам phys.org