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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對當今的重大挑戰(zhàn)。
研究者們致力于構建模擬新能源的數(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。
此外，德克薩斯州高級計算中心也正在為Lonestar6上的NVIDIA Quantum InfiniBand網絡添加BlueField-2 DPU。該網絡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?！?/p>
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加速計算和網絡技術的系統(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學、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。此外，榜單上80%的新系統(tǒng)還使用NVIDIA GPU和/或網絡，并且NVIDIA的網絡平臺是TOP500系統(tǒng)使用最多的互連平臺。
HPC用戶采用NVIDIA技術，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。”
AI在醫(yī)學影像領域的應用
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模塊和設備、四路A100服務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)機構已將它用于多個領域的研究。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。”
