L'Oak Ridge National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha presentato oggi Summit come il supercomputer scientifico più potente e intelligente del mondo.

Con una performance massima di 200, 000 trilioni di calcoli al secondo, o 200 petaflop, Summit sarà otto volte più potente del precedente sistema di alto livello di ORNL, Titano. Per alcune applicazioni scientifiche, Summit sarà anche in grado di eseguire più di tre miliardi di miliardi di calcoli di precisione mista al secondo, o 3.3 exaops. Summit fornirà una potenza di calcolo senza precedenti per la ricerca nel campo dell'energia, materiali avanzati e intelligenza artificiale (AI), tra gli altri domini, consentire scoperte scientifiche che prima erano impraticabili o impossibili.

"Il lancio odierno del supercomputer Summit dimostra la forza della leadership americana nell'innovazione scientifica e nello sviluppo tecnologico. Avrà un profondo impatto sulla ricerca energetica, scoperta scientifica, competitività economica e sicurezza nazionale, " ha dichiarato il Segretario per l'Energia Rick Perry. "Sono davvero entusiasta del potenziale di Summit, mentre avvicina la nazione di un passo all'obiettivo di fornire un sistema di supercalcolo esascala entro il 2021. Il vertice consentirà agli scienziati di affrontare una vasta gamma di nuove sfide, accelerare la scoperta, stimolare l'innovazione e, soprattutto, beneficio del popolo americano".

Il sistema IBM AC922 è composto da 4, 608 server di calcolo, ciascuno contenente due processori IBM Power9 a 22 core e sei acceleratori di unità di elaborazione grafica NVIDIA Tesla V100, interconnesso con InfiniBand Mellanox EDR 100Gb/s dual-rail. Summit possiede anche più di 10 petabyte di memoria abbinati a veloci, percorsi ad alta larghezza di banda per lo spostamento efficiente dei dati. La combinazione di hardware all'avanguardia e sottosistemi di dati robusti segna un'evoluzione dell'architettura ibrida CPU-GPU introdotta con successo dal Titan da 27 petaflop nel 2012.

I ricercatori dell'ORNL hanno scoperto come sfruttare la potenza e l'intelligenza dell'architettura all'avanguardia di Summit per eseguire con successo il primo calcolo scientifico esascala al mondo. Un team di scienziati guidato da Dan Jacobson e Wayne Joubert dell'ORNL ha sfruttato l'intelligenza della macchina per eseguire un calcolo genomico comparativo di 1,88 exaops rilevante per la ricerca nel campo della bioenergia e della salute umana. Il calcolo exaops di precisione mista ha prodotto risultati identici a calcoli a 64 bit più dispendiosi in termini di tempo eseguiti in precedenza su Titan.

"Dalla sua genesi 75 anni fa, ORNL ha una storia e una cultura nel risolvere problemi grandi e difficili con portata e impatto nazionali, Il direttore dell'ORNL Thomas Zacharia ha dichiarato:"Gli scienziati dell'ORNL sono stati tra i team scientifici che hanno raggiunto i primi calcoli di gigaflop nel 1988, i primi calcoli di teraflop nel 1998, i primi calcoli petaflops nel 2008 e ora i primi calcoli exaops nel 2018. La ricerca pionieristica di scienziati e ingegneri dell'ORNL ha svolto un ruolo fondamentale nella storia della nostra nazione e continua a plasmare il nostro futuro. Non vediamo l'ora di accogliere al Summit la comunità degli utenti scientifici mentre perseguiamo altri 75 anni di leadership nella scienza".

Oltre alla modellazione scientifica e alla simulazione, Summit offre opportunità senza precedenti per l'integrazione dell'intelligenza artificiale e della scoperta scientifica, consentire ai ricercatori di applicare tecniche come l'apprendimento automatico e l'apprendimento profondo ai problemi della salute umana, fisica delle alte energie, scoperta di materiali e altre aree. Summit consente al DOE e all'ORNL di rispondere all'iniziativa della Casa Bianca sull'intelligenza artificiale per l'America.

"Summit porta l'informatica accelerata al livello successivo, con più potenza di calcolo, più memoria, un enorme file system ad alte prestazioni e percorsi di dati veloci per legare tutto insieme. Ciò significa che i ricercatori saranno in grado di ottenere risultati più accurati più velocemente, "ha detto Jeff Nichols, Direttore associato del laboratorio ORNL per l'informatica e le scienze computazionali. "L'hardware ottimizzato per l'intelligenza artificiale di Summit offre anche ai ricercatori un'incredibile piattaforma per analizzare enormi set di dati e creare software intelligente per accelerare il ritmo della scoperta".

Summit avvicina la nazione di un passo all'obiettivo di sviluppare e fornire un ecosistema di elaborazione exascale pienamente capace per un ampio uso scientifico entro il 2021.

Summit sarà aperto per selezionare progetti quest'anno mentre ORNL e IBM lavorano attraverso il processo di accettazione per la macchina. Nel 2019, la maggior parte dell'accesso al sistema IBM andrà ai team di ricerca selezionati attraverso l'Innovative and Novel Computational Impact on Theory and Experiment del DOE, o INCITE, programma.

In attesa del lancio di Summit, i ricercatori hanno preparato applicazioni per la sua architettura di nuova generazione, con molti pronti a fare un uso efficace del sistema il primo giorno. Tra i primi progetti scientifici previsti per il Summit:

Astrofisica

Stelle che esplodono, note come supernove, fornire ai ricercatori indizi relativi a come gli elementi pesanti, incluso l'oro nei gioielli e il ferro nel sangue, hanno seminato l'universo.

Il codice FLASH altamente scalabile modella questo processo su più scale, dal livello nucleare all'idrodinamica su larga scala dei momenti finali di una stella. in vetta, FLASH andrà molto più lontano di quanto fosse possibile in precedenza, simulando scenari di supernova diverse migliaia di volte più lunghi e tracciando circa 12 volte più elementi rispetto ai progetti passati.

"Si tratta di un calcolo almeno cento volte superiore a quello che siamo stati in grado di fare su macchine precedenti, " ha affermato l'astrofisico computazionale dell'ORNL Bronson Messer. "Le dimensioni di Summit ci consentiranno di realizzare modelli ad altissima risoluzione".

Materiali

Sviluppare la prossima generazione di materiali, compresi i composti per lo stoccaggio di energia, conversione e produzione, dipende dalla comprensione subatomica del comportamento materiale. QMCPACK, un'applicazione quantistica Monte Carlo, simula queste interazioni utilizzando i calcoli dei principi primi.

Fino ad ora, i ricercatori sono stati in grado di simulare solo decine di atomi a causa dell'elevato costo computazionale di QMCPACK. Vertice, però, può supportare materiali composti da centinaia di atomi, un salto che aiuta la ricerca di un superconduttore più pratico, un materiale in grado di trasmettere elettricità senza perdita di energia.

"La vetta è grande, la memoria su nodo è molto importante per aumentare la gamma di complessità nei materiali e nei fenomeni fisici, ", ha affermato lo scienziato dello staff dell'ORNL Paul Kent. "Inoltre, i nodi molto più potenti ci aiuteranno davvero ad estendere la gamma delle nostre simulazioni."

Sorveglianza del cancro

Una delle chiavi per combattere il cancro è lo sviluppo di strumenti in grado di estrarre automaticamente, analizzare e ordinare i dati sanitari esistenti per rivelare relazioni precedentemente nascoste tra fattori di malattia come geni, marcatori biologici e ambiente. Associato a dati non strutturati come referti testuali e immagini mediche, gli algoritmi di apprendimento automatico scalati su Summit aiuteranno a fornire ai ricercatori medici una visione completa della popolazione oncologica degli Stati Uniti a un livello di dettaglio generalmente ottenuto solo per i pazienti degli studi clinici.

Questo progetto di sorveglianza del cancro fa parte del CANcer Distributed Learning Environment, o CANDELA, un'iniziativa congiunta tra il DOE e il National Cancer Institute.

"Essenzialmente, stiamo addestrando i computer a leggere documenti e informazioni astratte utilizzando grandi volumi di dati, La ricercatrice dell'ORNL Gina Tourassi ha affermato:"Il vertice ci consente di esplorare modelli molto più complessi in modo efficiente in termini di tempo in modo da poter identificare quelli più efficaci".

Biologia dei sistemi

L'applicazione dell'apprendimento automatico e dell'intelligenza artificiale ai set di dati genetici e biomedici offre il potenziale per accelerare la comprensione della salute umana e degli esiti delle malattie.

Utilizzando un mix di tecniche di intelligenza artificiale su Summit, i ricercatori saranno in grado di identificare modelli nella funzione, cooperazione ed evoluzione delle proteine ​​umane e dei sistemi cellulari. Questi modelli possono dare origine collettivamente a fenotipi clinici, tratti osservabili di malattie come l'Alzheimer, malattie cardiache o dipendenza, e informare il processo di scoperta del farmaco.

Attraverso un progetto di partnership strategica tra l'ORNL e il Dipartimento degli affari dei veterani degli Stati Uniti, i ricercatori stanno combinando dati clinici e genomici con l'apprendimento automatico e l'architettura avanzata di Summit per comprendere i fattori genetici che contribuiscono a condizioni come la dipendenza da oppiacei.

"La complessità degli esseri umani come sistema biologico è incredibile, " ha affermato il biologo computazionale dell'ORNL Dan Jacobson. "Il vertice sta consentendo una gamma completamente nuova di scienze che semplicemente non era possibile prima del suo arrivo".