Il Texas Advanced Computing Center (TACC) dell'Università del Texas ad Austin ha lanciato oggi Frontera, il supercomputer più veloce di qualsiasi università e il quinto sistema più potente al mondo. TACC è anche sede di Stampede2, il secondo supercomputer più veloce di qualsiasi università americana. Il lancio di Frontera consolida UT Austin tra i leader accademici del mondo in questo ambito.

Insieme ai rappresentanti della National Science Foundation (NSF), che ha finanziato il sistema con un premio di 60 milioni di dollari, UT Austin, e partner tecnologici Dell Technologies, Intel, Tecnologie Mellanox, Reti DataDirect, NVIDIA, IBM, CoolIT e la rivoluzione verde del raffreddamento, Il TACC ha inaugurato una nuova era del supercalcolo accademico con una risorsa che aiuterà i migliori scienziati della nazione a esplorare la scienza su vasta scala e a fare la prossima generazione di scoperte.

"Le sfide scientifiche richiedono elaborazione e dati alla scala più ampia e complessa possibile. Questo è ciò che fa Frontera, " ha detto Jim Kurose, assistente alla regia per Informatica e Scienze e Ingegneria presso NSF. "La capacità di elaborazione di prima classe di Frontera supporterà le applicazioni scientifiche più complesse dal punto di vista computazionale su cui stanno lavorando gli scienziati statunitensi oggi".

Frontera supporta le applicazioni scientifiche da giugno e ha già consentito a più di tre dozzine di team di condurre ricerche su una vasta gamma di argomenti, dalla fisica dei buchi neri alla modellazione del clima, alla progettazione di farmaci, utilizzando la simulazione, analisi dei dati, e l'intelligenza artificiale su una scala prima non possibile.

Annunciato per la prima volta nell'agosto 2018, Frontera è stata costruita all'inizio del 2019, e ha guadagnato il quinto posto nella classifica semestrale TOP500 a giugno, raggiungendo 23,5 PetaFLOPS (23,5 miliardi di milioni di operazioni in virgola mobile al secondo) sul benchmark LINPACK ad alte prestazioni, una misura della potenza di calcolo del sistema.

Olexandr Isaev, un chimico della University of North Carolina, ha utilizzato Frontera per eseguire più di tre milioni di calcoli del campo di forza atomica in meno di 24 ore, un risultato importante nel calcolo quantistico ad alta velocità. I calcoli fanno parte di uno sforzo per addestrare un sistema di intelligenza artificiale in grado di prevedere le probabili caratteristiche di nuovi composti farmacologici e identificare composti con la capacità di colpire cellule specifiche.

"È una grande macchina, soprattutto per applicazioni di meccanica quantistica, " Ha detto Isayev. "Non vediamo l'ora di eseguire calcoli su larga scala che prima non erano possibili".

Ganesh Balasubramanian, un assistente professore di ingegneria meccanica e meccanica presso la Lehigh University, ha utilizzato Frontera per studiare la dinamica dei materiali fotovoltaici organici e modellare le condizioni di produzione.

"La velocità della luce con cui Frontera esegue i calcoli è molto vantaggiosa, " disse Balasubramanian, che durante il primo periodo di utilizzo ha sperimentato un'accelerazione di cinque volte nelle sue simulazioni di produzione di materiale solare. "Globale, l'intero ritmo della ricerca computazionale sarà aumentato dall'arrivo di Frontera."

Manuela Campanelli, un astrofisico al Rochester Institute of Technology, ha utilizzato Frontera per eseguire le simulazioni più lunghe di sempre della fusione di stelle di neutroni, anche per l'evento del 2017 rilevato dal Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), il rilevatore Virgo con sede in Europa, e 70 osservatori terrestri e spaziali.

"Frontera è un sistema straordinario perché ci fornisce un numero molto elevato di nodi informatici che possiamo utilizzare per risolvere problemi molto complessi, " ha detto Campanelli. "Questo tipo di risorse non sono disponibili nella maggior parte dei campus universitari, quindi abbiamo davvero bisogno di Frontera per poter fare la simulazione che facciamo".

Frontera è costituito da server Dell EMC PowerEdge con 8, 008 nodi di calcolo, ognuno dei quali contiene due processori Intel Xeon scalabili ("Cascade Lake") di seconda generazione, per un totale di più di 16, 000 processori e quasi mezzo milione di core, collegato da una rete ad alta velocità HDR Mellanox InfiniBand da 200 gigabit al secondo.

Il sistema incorpora l'innovativa memoria flash di DataDirect Networks e nuovi sistemi di raffreddamento di CoolIT, Cooltera, e Green Revolution Cooling (GRC), e impiega diverse tecnologie emergenti su scala senza precedenti, compreso ad alta potenza, versioni ad alta frequenza degli ultimi processori Intel Xeon, Intel Deep Learning Boost, Memoria Intel Optane, e diversi tipi di raffreddamento a liquido.

In agosto, Frontera ha aggiunto due nuovi sottosistemi per fornire prestazioni aggiuntive e per esplorare architetture computazionali alternative per il futuro. Un sistema 360 NVIDIA Quadro RTX 5000 GPU (unità di elaborazione grafica) immerso in rack di liquido refrigerante sviluppato da GRC esplorerà modi più efficienti per raffreddare i sistemi futuri, oltre a esplorare l'elaborazione ottimizzata a precisione singola. Un sistema in hosting IBM POWER9 con 448 GPU NVIDIA V100 fornirà prestazioni aggiuntive, e fornire l'architettura GPU dalle prestazioni migliori con un accoppiamento stretto al processore e ai sottosistemi di memoria. Questi sistemi aggiuntivi accelereranno l'intelligenza artificiale, apprendimento automatico, e la ricerca sulla dinamica molecolare per i ricercatori di Frontera in aree che vanno dal trattamento del cancro alla biofisica.

Nei prossimi mesi, Frontera si integrerà con i provider cloud Microsoft, Google, e Amazon per fornire ai ricercatori l'accesso alle tecnologie informatiche emergenti e all'archiviazione a lungo termine.

Frontera opererà per almeno cinque anni e sosterrà centinaia di progetti di ricerca e migliaia di ricercatori in quasi tutti i campi della scienza nel corso della sua vita. Si prevede che avrà un impatto importante su:

• Modellazione dei rischi naturali:previsione della traiettoria e dell'intensità delle tempeste, e aiutando a progettare infrastrutture in grado di resistere ai disastri più forti;
• Genomica, compresa l'agricoltura di precisione per sfamare la crescente popolazione mondiale;
• Ricerca energetica:dalla fusione all'energia solare al carbone più pulito;
• Astrofisica, compresa l'astronomia multi-messaggero e la modellazione delle onde gravitazionali; e,
• Scienze dei materiali:utilizzo di una combinazione di modellazione e apprendimento profondo per accelerare lo sviluppo di nuove molecole per la medicina e l'ingegneria.

I progetti saranno selezionati attraverso un processo di candidatura competitivo e i ricercatori dovranno dimostrare di aver bisogno di un computer della scala di Frontera per risolvere i loro problemi.

I docenti dell'Oden Institute for Computational Engineering and Sciences dell'UT Austin stanno guidando il team tecnologico e di applicazioni scientifiche di Frontera di livello mondiale, con i partner del California Institute of Technology, Università Cornell, Università tecnologica della Georgia, Università statale dell'Ohio, Università di Princeton, Università di Stanford, Università del Texas A&M, l'Università di Chicago, l'Università dello Utah, e l'Università della California, Davis.

Frontera fungerà da potente strumento per gli utenti più grandi e più esigenti dal punto di vista computazionale della nazione, e un campo di addestramento per la prossima generazione di scienziati.

"I ricercatori accademici non hanno mai avuto uno strumento così potente per risolvere i problemi che li interessano, " disse Dan Stanzione, Direttore Esecutivo TACC. "Siamo orgogliosi di lanciare Frontera, un nuovo, risorsa nazionale per la scienza che alimenterà le scoperte del futuro."