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這一龐大的系統(tǒng)為模擬、人工智能和數(shù)據(jù)分析帶來了先進能力，推動癌癥研究、材料發(fā)現(xiàn)、能源技術(shù)等眾多領(lǐng)域取得突破。美國能源部（DOE）下屬的阿貢國家實驗室已向全球研究人員開放其“極光”百億億次級超級計算機，開啟了計算驅(qū)動發(fā)現(xiàn)的新時代。憑借強大的模擬、人工智能（AI）和數(shù)據(jù)分析能力，“極光”有望在包括飛機設(shè)計、宇宙學(xué)、藥物研發(fā)和核能研究等一系列領(lǐng)域取得突破。美國能源部科學(xué)辦公室用戶設(shè)施——阿貢領(lǐng)導(dǎo)計算設(shè)施（ALCF）主任邁克爾?帕普卡表示：“我們非常高興能正式將‘極光’投入開放科學(xué)研究。早期用戶讓我們看到了‘極光’的巨大潛力。我們熱切期待看到更廣泛的科學(xué)界將如何利用這一系統(tǒng)來變革他們的研究。”
 
百億億次級計算與人工智能：提升科學(xué)研究速度
 
“極光”是世界上首批百億億次級超級計算機之一，另外兩臺分別是美國能源部橡樹嶺國家實驗室的“前沿”超級計算機和美國能源部勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的“埃爾卡皮坦”超級計算機。百億億次級指的是每秒能夠進行至少百億億次（即10的18次方）計算的系統(tǒng)。美國能源部的這些計算機不僅是首批達到百億億次級計算能力的，而且目前也是世界上運行速度最快的三臺計算機。阿貢國家實驗室主任保羅?凱恩斯表示：“我們很榮幸能成為有史以來最強大的超級計算機之一的所在地。美國能源部百億億次級系統(tǒng)的開發(fā)是推進基礎(chǔ)科學(xué)研究、鞏固美國在高性能計算領(lǐng)域領(lǐng)先地位的重要一步。”“極光”已經(jīng)確立了其在人工智能性能方面作為世界領(lǐng)先系統(tǒng)之一的地位，在2024年11月的HPL-MxP基準測試中拔得頭籌?？茖W(xué)家們正在利用其先進的人工智能任務(wù)處理能力來發(fā)現(xiàn)新的電池材料、設(shè)計新藥物，并加速核聚變能源研究。
 
在部署之前，一個由阿貢國家實驗室牽頭的團隊通過使用“極光”訓(xùn)練用于創(chuàng)新蛋白質(zhì)設(shè)計框架的人工智能模型，展示了它的潛力。阿貢國家實驗室計算、環(huán)境與生命科學(xué)副實驗室主任里克?史蒂文斯說：“‘極光’的一個重要目標是為科學(xué)研究訓(xùn)練大型語言模型。例如，通過‘極光GPT’項目，我們正在構(gòu)建一個面向科學(xué)的基礎(chǔ)模型，它可以提煉從生物學(xué)到化學(xué)等多個領(lǐng)域的知識。‘極光’的目標之一是讓研究人員能夠創(chuàng)建新的人工智能工具，幫助他們以思維的速度取得進展，而不僅僅是以計算的速度。”在“極光”上開展的首批項目中，研究人員正致力于開發(fā)復(fù)雜系統(tǒng)的高保真模型，如人體循環(huán)系統(tǒng)、核反應(yīng)堆和超新星，以便對這些系統(tǒng)的行為獲得新的認識。此外，“極光”處理海量數(shù)據(jù)集的能力對于分析來自大型研究設(shè)施（如美國能源部科學(xué)辦公室用戶設(shè)施阿貢國家實驗室的先進光子源和歐洲核子研究中心的大型強子對撞機）不斷增長的數(shù)據(jù)流至關(guān)重要。阿貢領(lǐng)導(dǎo)計算設(shè)施科學(xué)主任凱瑟琳?萊利表示：“在‘極光’P+E上運行的項目代表了當(dāng)今一些最具雄心和創(chuàng)新性的科學(xué)研究。從對極其復(fù)雜的物理系統(tǒng)進行建模到處理大量數(shù)據(jù)，‘極光’將加速發(fā)現(xiàn)進程，加深我們對周圍世界的理解。”
 
協(xié)同開發(fā)：打造并準備好“極光”用于科學(xué)研究
 
“極光”的部署標志著多年合作的成果。“極光”由阿貢國家實驗室與英特爾公司和惠普企業(yè)（HPE）合作打造，配備了63744個圖形處理單元和84992個網(wǎng)絡(luò)端點，成為迄今為止規(guī)模最大的超級計算機裝置之一。這臺機器由八排冰箱大小的機柜組成，重達600噸，占地面積10000平方英尺（相當(dāng)于兩個專業(yè)籃球場的大?。?，通過300英里長的網(wǎng)絡(luò)電纜相互連接。阿貢領(lǐng)導(dǎo)計算設(shè)施“極光”項目主任蘇珊?科格倫說：“讓如此規(guī)模的系統(tǒng)投入運行面臨著一系列獨特的挑戰(zhàn)。這需要以前所未有的規(guī)模使用全新的技術(shù)?？吹竭@臺機器全面投入運行并準備好支持科學(xué)研究，證明了所有參與人員的辛勤工作和專業(yè)技能。”為了確保“極光”在部署的第一天就能用于科學(xué)研究，該系統(tǒng)是通過一種名為協(xié)同設(shè)計的合作流程構(gòu)建的。采用這種方法，“極光”團隊同步開發(fā)了系統(tǒng)硬件和科學(xué)軟件，以優(yōu)化性能和可用性。這需要阿貢領(lǐng)導(dǎo)計算設(shè)施、英特爾公司、惠普企業(yè)以及參與美國能源部百億億次級計算項目（ECP）和阿貢領(lǐng)導(dǎo)計算設(shè)施“極光”早期科學(xué)項目（ESP）的全國研究人員之間多年的合作。在安裝“極光”的同時，百億億次級計算項目和“極光”早期科學(xué)項目團隊運行應(yīng)用程序?qū)τ布M行壓力測試，同時優(yōu)化他們的代碼，使其在系統(tǒng)上盡可能高效地運行。這使得在“極光”投入使用之前，就有數(shù)十個科學(xué)應(yīng)用程序以及各種各樣的軟件和編程工具可供使用。阿貢領(lǐng)導(dǎo)計算設(shè)施技術(shù)主任卡利安?庫馬蘭表示：“讓新的超級計算機上線的過程之一，是用運行真實科學(xué)問題的真實代碼對其進行測試。這是實現(xiàn)我們在新超級計算機啟用首日就能開展科學(xué)研究這一目標的關(guān)鍵。”如今“極光”已投入使用，它已開始為70多個不同的科學(xué)和工程項目提供支持。這些項目既包括“極光”早期科學(xué)項目的項目，也包括通過美國能源部的兩個主要分配項目（即對理論和實驗具有創(chuàng)新性和新穎性的計算影響項目以及美國能源部科學(xué)辦公室高級科學(xué)計算研究領(lǐng)導(dǎo)計算挑戰(zhàn)項目）獲得計算時間的項目。