Ny Argonne supercomputer, bygget til næste generations AI, vil være mest magtfulde i U.S.A.

Den mest kraftfulde computer, der nogensinde er bygget i USA, får sit hjem i Argonne National Laboratory i 2021, det amerikanske energiministerium og Intel meddelte i dag. Aurora, USA's første exascale computer, vil kombinere hidtil uset processorkraft med det voksende potentiale af kunstig intelligens for at hjælpe med at løse verdens vigtigste og mest komplekse videnskabelige udfordringer.

Som en exascale computer, Aurora vil være i stand til en kvintillion – eller en milliard milliard – beregninger i sekundet, 50 gange hurtigere end nutidens mest kraftfulde supercomputere. Men virkningen af ​​systemet går ud over hurtigere og større databehandling til nye grænser for videnskabelig undersøgelse, supercharger moderne kunstig intelligens tilgange til at finde nye kræftbehandlinger, søger efter mørkt stof, kortlægning af den menneskelige hjerne og andre massive gennembrud.

Ved levering, forskere vil være i stand til at bruge Aurora gennem ledelsescomputerfaciliteterne i Argonne, et U.S. Department of Energy-laboratorium, der drives af University of Chicago.

"Udviklingen af ​​storskalaberegning og fremkomsten af ​​kunstig intelligens som et effektivt værktøj skaber et voksende potentiale for transformative opdagelser på mange områder, herunder medicin, teknik og fysik, " sagde University of Chicagos præsident Robert J. Zimmer, formanden for Argonne LLC, som driver laboratoriet for det amerikanske energiministerium. "At bringe Aurora til Argonne vil give forskere her og dem fra hele verden en enestående ressource til videnskabelig undersøgelse og udvikling af kritiske fremtidige teknologier."

"Der er en enorm videnskabelig fordel for vores nation, der kommer fra samarbejder som dette med Department of Energy, Argonne National Laboratory, industripartnere Intel og Cray, og vores tætte samarbejde med University of Chicago, " sagde Argonne National Laboratory Director Paul Kearns. "Argonnes Aurora-system er bygget til næste generations kunstig intelligens og vil accelerere videnskabelig opdagelse ved at kombinere højtydende databehandling og kunstig intelligens for at løse problemer i den virkelige verden, såsom forbedring af ekstreme vejrudsigter, accelererende medicinske behandlinger, kortlægning af den menneskelige hjerne, udvikle nye materialer og yderligere forståelse af universet - og det er kun begyndelsen."

Kortlægning af hjernen, personliggørelse af kræftbehandling

Gennem tidlige videnskabsprojekter designet til at undersøge Auroras fremtidige muligheder, UChicago forskere i materialevidenskab, kosmologi og neurobiologi er allerede begyndt at afhøre de nye opdagelser, som denne enestående maskine gør mulig.

"Aurora vil sætte os i stand til at udforske nye grænser inden for kunstig intelligens og maskinlæring, " sagde Narayanan "Bobby" Kasthuri, assisterende professor i neurobiologi ved University of Chicago og forsker ved Argonne. "Dette vil være første gang, videnskabsmænd har haft en maskine, der er kraftig nok til at matche den slags beregninger, hjernen kan udføre."

Kasthuris forskning søger at omvendt konstruere pattedyrs hjerne, bruge kraftige mikroskoper til at fotografere milliarder af celler og forbindelser og supercomputere til at rekonstruere hjernens indviklede ledninger. Med sådan et kort, videnskabsmænd kunne stille spørgsmål om, hvordan hjernens struktur driver læring, adfærd og sygdom, generere nye terapier og indsigt i menneskehedens natur. Men et komplet kort over de anslåede millioner milliarder forbindelser i den menneskelige hjerne ville være intet mindre end det største datasæt i menneskehedens historie, kræver ekstrem-skalaberegning for at navigere.

"Med hjælp fra Aurora, Jeg vil være i stand til at sammensætte millioner af todimensionelle billeder, rekonstruere hjernen i tre dimensioner for at skabe et kort over den menneskelige hjerne, " sagde Kasthuri. "Forestil dig de spilforandrende muligheder for en ressource, hvor neurovidenskabsmænd rundt om i USA, og i sidste ende rundt om i verden, bruge sådanne teknologier og infrastruktur."

Auroras kunstige intelligens-kapaciteter vil booste et projekt, der adresserer en anden stor biomedicinsk udfordring, udvikling af mere effektive, skræddersyede behandlinger for kræft. CANcer Distributed Learning Environment (CANDLE), et samarbejde mellem DOE og National Cancer Institute, vil studere forholdet mellem vigtige molekylære veje, kliniske og prækliniske lægemidler, og patientrespons for at skabe prædiktive modeller, der muliggør beslutninger på patientniveau om den bedste behandling for hver enkelt cancer.

Auroras eksaskalakraft vil hjælpe forskere med hurtigt at teste komplekse modeller, der involverer millioner af variabler, mens dens optimering til kunstig intelligens tillader maskinlæring automatisk at vælge og forfine de bedst ydende strategier.

"CANDLE-teamet er begejstrede for at frigøre Auroras fulde evne til at hjælpe menneskeheden på måder, der er umulige før, " sagde Rick Stevens, associeret laboratoriedirektør for databehandling, miljø og biovidenskab i Argonne, professor i datalogi ved UChicago og hovedefterforsker på CANDLE. "Kemoterapi har været tilgængelig i omkring 75 år. vi har aldrig været i stand til effektivt at forudsige, hvilke patienter der vil reagere på det. At udtænke måder at inkorporere molekylær information og visuel information på for at bygge mere prædiktive modeller vil hjælpe med at skelne, hvilke tumorer der vil reagere på et givet lægemiddel og dem der ikke vil. Med exascale computing, vi har en chance for at gøre det og det vil ændre livet for millioner af mennesker."

Udforske større rum, fra atomer til universer

Supercomputere er særligt velegnede til at hjælpe forskere med at udforske og simulere enorme, datarige miljøer – fra processer på atomniveau til hele universets historie. Salman Habib, direktør for Argonnes Computational Science Division og seniormedlem af Kavli Institute for Cosmological Physics ved University of Chicago, har udført nogle af de største simuleringer af universet, der nogensinde er udført på en supercomputer. med Aurora, han vil være i stand til at skabe endnu mere detaljerede simuleringer, der guider eksperimentalister mod de bedste steder at finde mørkt stof, mørk energi og andre mysterier i universet.

"Disse inkluderer meget realistiske simuleringer af strukturdannelse i universet, herunder gravitationelle og astrofysiske effekter - hvordan de meget glatte begyndelsesbetingelser i den fjerne fortid transformerer sig til de klumpede stoffordelinger, vi ser i dag, " sagde Habib. "Nogle simuleringer, der tog måneder, vil blive udført på dage, og mere interessant, nogle store og komplekse simuleringer, der slet ikke kunne udføres på grund af hukommelses- og ydeevnebegrænsninger, bliver mulige."

Aurora vil også stimulere indsatsen for at designe fremtidens teknologier, udpege materialer med de egenskaber, der er nødvendige for at bygge stærkere batterier, solpaneler, der mere effektivt omdanner lys til energi, og kvantecomputere. Forskere vil også være i stand til at køre mere detaljerede molekylære modeller end nogensinde for at forstå strukturen og funktionen af ​​cellulære proteiner, afsløre nye terapeutiske mål og drive udviklingen af ​​præcise lægemidler.

"Jeg ser dette mere som et kvalitativt gennembrud end blot et timing-gennembrud, " sagde Giulia Galli, Liew Family-professor i elektronisk struktur og simuleringer ved Institute for Molecular Engineering og professor i kemi ved University of Chicago. "Det virkelige gennembrud vil komme ved beregningen af ​​mange egenskaber af mange materialer på samme tid - på en måde, vi ikke kan gøre i dag - og det vil endelig muliggøre design ved hjælp af beregningsmæssige, atomistiske teknikker."

Aurora-kontrakten er vurderet til over $500 millioner, og systemet vil blive leveret til Argonne National Laboratory af Intel og underleverandøren Cray Computing i 2021.

"Vi valgte navnet Aurora, fordi det omfatter vores stræben efter at skabe et system, som i en eller anden forstand kan oplyse verden, " sagde Stevens. "Dette markerer et vendepunkt i historien om supercomputing, da kunstig intelligens bliver integreret i traditionelle højtydende computersystemer i den største skala, man kender til."