Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Elektronik

Texas øger amerikansk videnskab med verdens hurtigste akademiske supercomputer

Frontera er den hurtigste supercomputer på ethvert universitet og det femte mest magtfulde system i verden. Kredit:Jorge Salazar, TACC

Texas Advanced Computing Center (TACC) ved University of Texas i Austin lancerede i dag Frontera, den hurtigste supercomputer på ethvert universitet og det 5. mest magtfulde system i verden. TACC er også hjemsted for Stampede2, den næsthurtigste supercomputer på ethvert amerikansk universitet. Lanceringen af ​​Frontera størkner UT Austin blandt verdens akademiske ledere på dette område.

Sammen med repræsentanter fra National Science Foundation (NSF) - som finansierede systemet med en pris på $ 60 millioner - UT Austin, og teknologipartnere Dell Technologies, Intel, Mellanox Technologies, DataDirect -netværk, NVIDIA, IBM, CoolIT og Green Revolution Cooling, TACC indviede en ny æra af akademisk supercomputing med en ressource, der vil hjælpe landets bedste forskere med at udforske videnskab i størst omfang og gøre den næste generation af opdagelser.

"Videnskabelige udfordringer kræver computing og data i de største og mest komplekse skalaer, der er mulige. Det er det, Frontera handler om, "sagde Jim Kurose, assisterende direktør for computer- og informationsvidenskab og teknik ved NSF. "Fronteras computerkapacitet i lederklasse vil understøtte de mest beregningsmæssigt udfordrende videnskabelige applikationer, som amerikanske forskere arbejder på i dag."

Frontera har støttet videnskabelige applikationer siden juni og har allerede gjort det muligt for mere end tre dusin teams at undersøge en række emner lige fra sort huls fysik til klimamodellering til lægemiddeldesign, anvender simulering, dataanalyse, og kunstig intelligens i en skala, der ikke tidligere var mulig.

Først annonceret i august 2018, Frontera blev bygget i begyndelsen af ​​2019, og fik nummer 5 på den to-årlige TOP500-liste i juni, opnåelse af 23,5 PetaFLOPS (23,5 tusinde millioner millioner flydende punktoperationer pr. sekund) på den højtydende LINPACK-benchmark, et mål for systemets computerkraft.

Olexandr Isayev, en kemiker fra University of North Carolina, brugte Frontera til at køre mere end tre millioner atomkraftfeltberegninger på mindre end 24 timer-en stor præstation i højhastigheds kvanteberegning. Beregningerne er en del af et forsøg på at træne et kunstigt intelligenssystem, der kan forudsige de sandsynlige egenskaber ved nye lægemiddelforbindelser og identificere forbindelser med evnen til at målrette mod bestemte celler.

"Det er en fantastisk maskine, især til kvantemekanikapplikationer, "Isayev sagde." Vi ser virkelig frem til at køre store beregninger, der ikke var mulige før. "

Energy Exascale Earth System Model (E3SM) simulering. Forskere ved Los Alamos National Laboratory bruger visualiseringer gengivet på Frontera til at bestemme potentielle lokaliteter for marikulturel produktion af biobrændsel ved hjælp af alger som råstof, en energikilde med potentiale til at lukke det amerikanske transportkulstofbudget. Kredit:Phil Wolfram, LANL; Francesca Samsel, TACC

Ganesh Balasubramanian, en adjunkt i maskinteknik og mekanik ved Lehigh University, har brugt Frontera til at studere dynamikken i organiske fotovoltaiske materialer og modelfremstillingsforhold.

"Lynhastigheden, hvormed Frontera udfører beregninger, er meget gavnlig, "sagde Balasubramanian, som i den tidlige brugerperiode oplevede en fem-timers fremskyndelse i sine simuleringer af fremstilling af solmateriale. "Samlet set, hele tempoet i beregningsforskning vil blive øget ved Fronteras ankomst. "

Manuela Campanelli, en astrofysiker ved Rochester Institute of Technology, har brugt Frontera til at udføre de længste simuleringer nogensinde af sammenlægningen af ​​neutronstjerner, herunder for hændelsen i 2017 opdaget af Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), den Europa-baserede Jomfru-detektor, og 70 jord- og rumbaserede observatorier.

"Frontera er et fantastisk system, fordi det giver os et meget stort antal computernoder, som vi kan bruge til at løse meget komplekse problemer, "Campanelli sagde." Disse typer ressourcer er ikke tilgængelige på de fleste universitetsområder, så vi har virkelig brug for at have Frontera for at kunne udføre den simulering, vi laver. "

Frontera består af Dell EMC PowerEdge -servere med 8, 008 beregningsknudepunkter, som hver indeholder to 2. generations Intel Xeon -skalerbare ("Cascade Lake") processorer, i alt mere end 16, 000 processorer og næsten en halv million kerner, forbundet med et 200 gigabit pr. sekund HDR Mellanox InfiniBand højhastighedsnetværk.

Systemet indeholder innovativ flash -lagring fra DataDirect Networks og nye kølesystemer fra CoolIT, Cooltera, og Green Revolution Cooling (GRC), og anvender flere nye teknologier i hidtil uset omfang, herunder kraftfulde, versioner med høj hastighed af de nyeste Intel Xeon-processorer, Intel Deep Learning Boost, Intel Optane -hukommelse, og flere former for væskekøling.

I august, Frontera tilføjede to nye undersystemer for at levere yderligere ydelse og for at udforske alternative beregningsarkitekturer for fremtiden. Et 360 NVIDIA Quadro RTX 5000 GPU (grafikprocessorenhed) system nedsænket i flydende kølevæskestativer udviklet af GRC vil undersøge mere effektive måder at køle fremtidige systemer på, samt udforske enkeltpræcisionsoptimeret computing. Et IBM POWER9-hostet system med 448 NVIDIA V100 GPU'er giver ekstra ydeevne, og levere den bedst presterende GPU-arkitektur med tæt kobling til processoren og hukommelsessystemerne. Disse ekstra systemer vil fremskynde kunstig intelligens, maskinelæring, og forskning i molekylær dynamik for Frontera -forskere inden for områder, der spænder fra kræftbehandling til biofysik.

I de kommende måneder, Frontera vil integrere med cloud -udbydere Microsoft, Google, og Amazon for at give forskere adgang til nye computerteknologier og langtidsopbevaring.

Frontera vil fungere i mindst fem år og vil støtte hundredvis af forskningsprojekter og tusinder af forskere inden for næsten alle videnskabelige områder i løbet af sin levetid. Det forventes at få stor indflydelse på:

  • Modellering af naturfarer - forudsigelse af stormenes bane og intensitet, og hjælper med at designe infrastruktur, der kan modstå de stærkeste katastrofer;
  • Genomik - herunder præcisionslandbrug til at fodre verdens voksende befolkning;
  • Energiforskning - fra fusion til solenergi til renere kul;
  • Astrofysik-herunder multi-messenger-astronomi og gravitationsbølgemodellering; og,
  • Materialevidenskaber - ved hjælp af en kombination af modellering og dyb læring til at fremskynde udviklingen af ​​nye molekyler til medicin og teknik.

Projekter vil blive udvalgt gennem en konkurrencedygtig ansøgningsproces, og forskere skal vise, at de har brug for en computer i størrelsen Frontera for at løse deres problemer.

Fakultetet ved Oden Institute for Computational Engineering and Sciences ved UT Austin leder førende Frontera videnskabelige applikationer og teknologiteam i verdensklasse, med partnere fra California Institute of Technology, Cornell University, Georgia Tech University, Ohio State University, Princeton University, Stanford University, Texas A&M University, University of Chicago, universitetet i Utah, og University of California, Davis.

Frontera vil tjene som et stærkt instrument for de største og mest beregningsmæssigt krævende brugere i nationen, og et uddannelsessted for den næste generation af forskere.

"Akademiske forskere har aldrig haft et så stærkt værktøj til at løse de problemer, der betyder noget for dem, "sagde Dan Stanzione, TACC administrerende direktør. "Vi er stolte over at lancere Frontera - en ny, national ressource for videnskab, der vil drive fremtidens opdagelser. "