NVIDIA在ISC 2022大會上展示如何加速人工智能、數(shù)字孿生、量子計算和邊緣高性能計算

正如在超級計算專家齊聚的年度盛會ISC上所展示的，加速計算正在幫助研究者努力應(yīng)對當今的重大挑戰(zhàn)。

研究者們致力于構(gòu)建模擬新能源的數(shù)字孿生，或者通過使用人工智能（AI）和高性能計算（HPC）深入探索人類的大腦。

NVIDIA加速計算業(yè)務(wù)副總裁Ian Buck在漢堡舉行的ISC上發(fā)表了特別演講。他在演講中表示，其他公司正在使用高敏感度儀器將HPC推向邊緣或在混合量子系統(tǒng)上加速模擬。

實現(xiàn)超過10 Exaflops的AI性能

例如洛斯阿拉莫斯國家實驗室（LANL）的一臺名為Venado的新型超級計算機將提供10 exaflops的AI性能，以推動材料科學和可再生能源等領(lǐng)域的研究工作。

LANL的研究者使用該系統(tǒng)中的NVIDIA GPU、CPU和DPU，將其多物理場計算應(yīng)用的速度提高了30倍。該系統(tǒng)以新墨西哥州北部的一座山峰命名。

Venado使用NVIDIA Grace Hopper超級芯片，將工作負載的運行速度較之前的GPU提升了3倍。這臺超級計算機還配備NVIDIA Grace CPU 超級芯片，在長尾未加速應(yīng)用上的每瓦性能是傳統(tǒng)CPU的兩倍。

BlueField蓄勢待發(fā)

LANL系統(tǒng)是全球眾多采用NVIDIA BlueField DPU的最新系統(tǒng)之一，該系統(tǒng)用于卸載和加速主機CPU的通信和存儲任務(wù)。

此外，德克薩斯州高級計算中心也正在為Lonestar6上的NVIDIA Quantum InfiniBand網(wǎng)絡(luò)添加BlueField-2 DPU。該網(wǎng)絡(luò)將成為一個云原生超級計算開發(fā)平臺，能夠以裸機性能托管多個用戶和應(yīng)用，同時安全地隔離工作負載。

Buck表示：“這是下一代超級計算和HPC云的首選架構(gòu)。”

歐洲的百億億次級超級計算機

在歐洲，NVIDIA和SiPearl正在一起擴大在Arm上構(gòu)建百億億次級計算的開發(fā)者生態(tài)系統(tǒng)。這項工作將幫助該地區(qū)的用戶將應(yīng)用移植到使用 SiPearl 的 Rhea 和未來基于 Arm 的 CPU 以及NVIDIA加速計算和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的系統(tǒng)上。

日本筑波大學的計算科學中心正在NVIDIA Quantum-2 InfiniBand平臺上將NVIDIA H100 Tensor Core GPU和x86 CPU搭配使用。這臺新的超級計算機將處理氣候?qū)W、天體物理學、大數(shù)據(jù)、AI等方面的工作。

這些新系統(tǒng)將加入最新全球超級計算機排行榜TOP500，該榜單上71%的超級計算機采用NVIDIA技術(shù)。此外，榜單上80%的新系統(tǒng)還使用NVIDIA GPU和/或網(wǎng)絡(luò)，并且NVIDIA的網(wǎng)絡(luò)平臺是TOP500系統(tǒng)使用最多的互連平臺。

HPC用戶采用NVIDIA技術(shù)，是因為它們能夠為超級計算工作負載——模擬、機器學習、實時邊緣處理，以及量子模擬和數(shù)字孿生等新興工作負載提供強勁的應(yīng)用性能。

Omniverse大幅推動科學研究的發(fā)展

為了展示這些系統(tǒng)的功能，Buck播放了英國原子能管理局和曼徹斯特大學的研究者在NVIDIA Omniverse中構(gòu)建的虛擬核聚變發(fā)電站演示。這個數(shù)字孿生實時模擬了整座發(fā)電站、其機器人組件，甚至發(fā)電站的核心——核聚變等離子體的行為。

三維設(shè)計協(xié)作世界模擬平臺NVIDIA Omniverse使該項目中的遠程研究者可以使用不同的三維應(yīng)用開展實時合作。他們將通過用于創(chuàng)建物理學AI模型的框架——NVIDIA Modulus來改進他們的工作。

Buck表示：“這項工作的復雜程度令人難以置信，但它正在為未來的清潔可再生能源打下基礎(chǔ)?！?/p>

AI在醫(yī)學影像領(lǐng)域的應(yīng)用

另外，Buck描述了研究者如何在NVIDIA Cambridge-1上創(chuàng)建一個由10萬張人腦合成圖像組成的圖像庫。這臺超級計算機專門用于通過AI推動醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展。

一支來自倫敦國王學院的團隊使用MONAI（一種用于醫(yī)學影像的AI框架）生成了栩栩如生的圖像，這些圖像可以幫助研究者了解帕金森病等疾病的發(fā)展過程。

Buck表示：“這充分表明了HPC與AI這對組合正在為科學和研究界做出真正的貢獻?！?/p>

邊緣HPC

HPC工作越來越多地延伸到超級計算機中心之外的范疇。觀測站、衛(wèi)星和新型實驗室儀器需要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時流式傳輸和可視化。

例如，勞倫斯伯克利國家實驗室的光片顯微鏡工作團隊正在使用NVIDIA Clara Holoscan實時觀察納米級的生命，這項工作在CPU上需要花費數(shù)天時間。

為了將超級計算帶到邊緣，NVIDIA正在開發(fā)用于HPC的Holoscan。Holoscan是我們圖像軟件的一個高度可擴展版本，它可以加速各種科學研究工作。該軟件將在Jetson AGX模塊和設(shè)備、四路A100服務(wù)器等各種加速平臺上運行。

Buck表示：“我們也期待研究者們通過該軟件展開工作?！?/p>

加快量子模擬的速度

Buck表示另一個超級計算載體——NVIDIA cuQuantum正在被迅速采用。這個軟件開發(fā)工具包可以加快GPU上的量子電路模擬速度。

數(shù)十家企業(yè)機構(gòu)已將它用于多個領(lǐng)域的研究。該工具包被集成到主要的量子軟件框架中，因此用戶無需進行額外的編碼就可以實現(xiàn)GPU加速。

AWS最近宣布在其Braket服務(wù)中提供cuQuantum。該公司展示了cuQuantum如何在量子機器學習工作負載上提供高達900倍的加速，同時減少3.5倍的成本。

Buck表示：“量子計算具有巨大的潛力。為了離有價值的量子計算更近一步，我們必須在GPU超級計算機上模擬量子計算機。我們十分高興能站在這項工作的最前沿。”