NSF tarafından finanse edilen liderlik sınıfı bilgi işlem merkezi, ABD bilimini dünyanın en büyük akademik süper bilgisayarıyla güçlendiriyor

Bugün, Austin’deki Texas Üniversitesi’ndeki (UT Austin) Texas Advanced Computing Center (TACC), herhangi bir üniversitedeki en hızlı süper bilgisayar ve dünyanın en güçlü beşinci sistemi olan Frontera’yı piyasaya sürdü. Sistem, liderlik sınıfı bilgi işlemin yeni neslini ilerletmek için Ulusal Bilim Vakfı’nın (NSF) yaptığı 60 milyon dolarlık bir yatırımın sonucudur.

NSF, UT Austin ve teknoloji ortakları Dell EMC, Intel, Mellanox, DataDirect Networks, NVIDIA, IBM, CoolIT ve Green Revolution Cooling’den temsilcilerin katıldığı TACC, ülkenin en iyi bilim insanlarının keşif yapmasına yardımcı olacak bir kaynakla yeni bir akademik süper bilgi işlem çağını başlattı. en geniş ölçekte bilim ve yeni nesil keşifler yapmak.

NSF’de Bilgisayar ve Bilgi Bilimi ve Mühendisliği müdür yardımcısı Jim Kurose, “Bilimsel zorluklar, mümkün olan en büyük ve en karmaşık ölçeklerde bilgi işlem ve veri gerektirir. Frontera’nın konusu da budur” dedi. “Frontera’nın liderlik sınıfı bilgi işlem yeteneği, ABD’li bilim adamlarının bugün üzerinde çalıştığı hesaplama açısından en zorlu bilim uygulamalarını destekleyecektir.”

İlk olarak Ağustos 2018’de duyurulan Frontera, 2019’un başlarında inşa edildi ve Haziran ayında yılda iki kez düzenlenen Top500 listesinde beşinci sırayı alarak yüksek performansta 23,5 PetaFLOPS (saniyede bin milyon milyon kayan nokta işlemi) elde etti. LINPACK kıyaslaması, sistemin bilgi işlem gücünün bir ölçüsüdür.

Frontera, Haziran ayından bu yana bilim uygulamalarını destekliyor ve şimdiden üç düzineden fazla ekibin kara delik fiziğinden iklim modellemeye ve ilaç tasarımına kadar çeşitli konularda simülasyon, veri analizi ve yapay zeka (AI) kullanarak geniş ölçekte araştırma yapmasına olanak sağladı. önceden mümkün değil.

Kuzey Karolina Üniversitesi’nden bir kimyager olan Olexandr Isayev, Frontera’yı kullanarak 24 saatten daha kısa sürede 3 milyondan fazla atomik kuvvet alanı hesaplaması yaptı — yüksek hızlı kuantum hesaplamasında büyük bir başarı. Hesaplamalar, yeni ilaç bileşiklerinin olası özelliklerini tahmin edebilen ve belirli hücreleri hedefleme yeteneğine sahip bileşikleri tanımlayabilen bir yapay zeka sistemini eğitme çabasının bir parçası.

Isayev, “Özellikle kuantum mekaniği uygulamaları için harika bir makine” dedi. “Daha önce mümkün olmayan büyük ölçekli hesaplamalar yapmak için gerçekten sabırsızlanıyoruz.”

Lehigh Üniversitesi’nde makine mühendisliği ve mekanik bölümünde yardımcı doçent olan Ganesh Balasubramanian, Frontera’yı organik fotovoltaik malzemelerin dinamiklerini ve model üretim koşullarını incelemek için kullanıyor.

Erken kullanıcı döneminde güneş enerjisi malzemesi üretimi simülasyonlarında beş kat hızlanma yaşayan Balasubramanian, “Frontero’nun hesaplamaları gerçekleştirdiği yıldırım hızı çok faydalı” dedi. “Genel olarak, hesaplamalı araştırmanın tüm hızı, Frontera’nın gelişiyle artacaktır.”

Rochester Institute of Technology’de bir astrofizikçi olan Manuela Campanelli, Frontera’yı nötron yıldızlarının birleşmesiyle ilgili şimdiye kadarki en uzun simülasyonları gerçekleştirmek için kullanıyor. tabanlı Başak dedektörü ve 70 yer ve uzay tabanlı gözlemevi.

Campanelli, “Frontera harika bir sistem çünkü bize çok karmaşık sorunları çözmek için kullanabileceğimiz çok sayıda bilgisayar düğümü veriyor” dedi. “Bu tür kaynaklar çoğu üniversite kampüsünde mevcut değil, bu yüzden yaptığımız simülasyonu yapabilmek için gerçekten Frontera’ya ihtiyacımız var.”

Frontera, Dell EMC PowerEdge sunucularını, her biri iki adet ikinci nesil Intel Xeon ölçeklenebilir (“Cascade Lake”) işlemci içeren, toplamda 16.000’den fazla işlemci ve yaklaşık yarım milyon çekirdeğe sahip 8.008 bilgi işlem düğümüyle birleştirir; ikinci HDR Mellanox InfiniBand yüksek hızlı ağ.

Sistem, DataDirect Networks’ün yenilikçi flash depolamasını ve CoolIT, Cooltera ve Green Revolution Cooling’in (GRC) yeni soğutma sistemlerini bünyesinde barındırır ve en yeni Intel Xeon işlemcilerin yüksek güçlü, yüksek saat hızlı sürümleri dahil olmak üzere eşi benzeri görülmemiş ölçeklerde birçok gelişen teknolojiyi kullanır. Intel Deep Learning Boost, Intel Optane bellek ve çeşitli sıvı soğutma türleri.

Ağustos ayında Frontera, ek performans sağlamak ve geleceğe yönelik alternatif hesaplama mimarilerini keşfetmek için iki yeni alt sistem ekledi. GRC tarafından geliştirilen sıvı soğutma sıvısı raflarına batırılmış bir 360 NVIDIA Quadro RTX 5000 GPU (grafik işlem birimi) sistemi, gelecekteki sistemleri soğutmanın daha verimli yollarını keşfetmenin yanı sıra tek hassasiyetle optimize edilmiş bilgi işlemi keşfedecektir. 448 NVIDIA V100 GPU’ya sahip IBM POWER9 tarafından barındırılan bir sistem, ek performans sağlayacak ve işlemci ve bellek alt sistemlerine sıkı bağlantı ile en yüksek performanslı GPU mimarisini sağlayacaktır. Bu ek sistemler, kanser tedavisinden biyofiziğe kadar uzanan alanlarda Frontera araştırmacıları için AI, makine öğrenimi ve moleküler dinamik araştırmalarını hızlandıracak.

Önümüzdeki aylarda Frontera, araştırmacılara gelişen bilgi işlem teknolojilerine ve uzun vadeli depolamaya erişim sağlamak için bulut sağlayıcıları Microsoft, Google ve Amazon ile entegre olacak.

Frontera (İspanyolca “sınır”) en az beş yıl süreyle faaliyet gösterecek ve ömrü boyunca neredeyse her bilim alanında yüzlerce araştırma projesini ve binlerce araştırmacıyı destekleyecektir. Aşağıdakiler üzerinde önemli bir etkiye sahip olması beklenmektedir:

• Doğal afet modellemesi — fırtınaların yörüngesini ve yoğunluğunu tahmin etmek ve en güçlü felaketlere dayanabilecek altyapıyı tasarlamaya yardımcı olmak;
• Genomik — dünyanın artan nüfusunu beslemek için hassas tarım dahil;
• Enerji araştırması — füzyondan güneş enerjisine ve daha temiz kömüre.
• Astrofizik — çoklu haberci astronomisi ve yerçekimi dalga modellemesi dahil.
• Malzeme bilimleri — tıp ve mühendislik için yeni moleküllerin gelişimini hızlandırmak için modelleme ve derin öğrenmenin bir kombinasyonunu kullanmak.

Projeler rekabetçi bir başvuru süreciyle seçilecek ve araştırmacıların sorunlarını çözmek için Frontera ölçeğinde bir bilgisayara ihtiyaç duyduklarını göstermeleri gerekecek.

Fakülte Oden Hesaplamalı Mühendislik ve Bilimler Enstitüsü UT Austin’de California Teknoloji Enstitüsü, Cornell Üniversitesi, Georgia Tech, Ohio Eyalet Üniversitesi, Princeton Üniversitesi, Stanford Üniversitesi, Texas A&M Üniversitesi, Chicago Üniversitesi’nden ortaklarla birinci sınıf Frontera bilim uygulamaları ve teknoloji ekibine liderlik ediyorlar. Utah Üniversitesi ve Kaliforniya Üniversitesi, Davis.

Frontera, ülkedeki en büyük ve en deneyimli hesaplama kullanıcıları için bir beygir ve gelecek nesil bilim adamları için bir eğitim alanı olarak hizmet edecek.

TACC İcra Direktörü Dan Stanzione, “Akademik araştırmacılar, kendileri için önemli olan sorunları çözmek için hiç bu kadar güçlü bir araca sahip olmamıştı” dedi. “Geleceğin keşiflerine güç verecek yeni, ulusal bir bilim kaynağı olan Frontera’yı başlatmaktan gurur duyuyoruz.”