Nvidia inicia implantação global de CUDA-Q

A Nvidia detalhou como seus chips estão acelerando a inovação na indústria de computação de alto desempenho (HPC), especialmente para sistemas baseados em IA que impulsionarão o avanço científico por meio da supercomputação.

A fabricante de chips também anunciou planos para acelerar seus esforços de computação quântica em centros nacionais de computação quântica em todo o mundo, incluindo a instalação de sua plataforma CUDA-Q de código aberto em locais ao redor do mundo.

A computação de alto desempenho está no centro da investigação científica avançada, ajudando-nos a desbloquear conhecimentos profundos sobre o mundo em grandes escalas, especialmente para modelos atmosféricos e oceânicos que requerem simulações de IA. O poder computacional extremo também é necessário em áreas como materiais e ciências biológicas, como biofarmacêutica e descoberta de medicamentos, à medida que as demandas computacionais de equações e modelagem complexas ultrapassam rapidamente os sistemas tradicionais.

A plataforma CUDA-Q da Nvidia é um componente-chave de seus esforços de computação quântica, integrando fortemente unidades de processamento quântico (QPUs) com supercomputadores para uma computação quântica mais eficiente. Esta abordagem híbrida quântica clássica para supercomputação acelerada não apenas aborda problemas de ruído quântico de bits, mas também permite o desenvolvimento de algoritmos mais eficientes, o que é crucial para impulsionar aplicações práticas de computação quântica.

NVIDIA acelera a computação quântica global

Na Conferência Internacional de Supercomputação (ISC High Performance) em Hamburgo, Alemanha, em 2024, a Nvidia anunciou que nove novos supercomputadores em todo o mundo estão usando seus Superchips Grace Hopper, fornecendo coletivamente 200 exaflops (200 quintilhões de cálculos por segundo) de poder de computação. A Nvidia afirma que isso é duas vezes mais eficiente em termos de energia do que os sistemas x86 mais GPUs.

Dion Harris, chefe de entrada acelerada de data centers da Nvidia, afirmou em um briefing à mídia que o super chip Grace Hopper é responsável por 80% das vendas de chips Hopper. Ele explicou: “O que é interessante nisso é que ele aproveita os novos recursos dessa arquitetura de CPU e GPU fortemente acoplada para oferecer desempenho excepcional para computação de alto desempenho (HPC) e inteligência artificial (IA).”

O primeiro supercomputador europeu Grace Hopper a entrar online é o Alps, localizado no Centro Nacional Suíço de Supercomputação e construído pela Hewlett Packard Enterprise (HPE). Possui 10,000 superchips Grace Hopper, fornecendo 20 exaflops de poder de computação de IA. O papel do supercomputador Alps é avançar na modelagem do tempo e do clima, bem como na ciência dos materiais.

A implantação destes supercomputadores representa um grande avanço na computação de alto desempenho e na IA, que deverá ter impactos profundos em vários campos da investigação científica. Através destas plataformas informáticas avançadas, os investigadores serão capazes de processar tarefas computacionais complexas mais rapidamente, impulsionando descobertas científicas e inovações tecnológicas. Simultaneamente, a eficiência energética destas plataformas de computação de alto desempenho reflete os esforços e conquistas da Nvidia no projeto de soluções de supercomputação com eficiência energética.

Locais de supercomputação na Alemanha, Japão e Polônia usarão a plataforma para alimentar unidades de processamento quântico (QPUs) em seus sistemas de computação de alto desempenho acelerados pela Nvidia.

As QPUs são os “cérebros” dos computadores quânticos, realizando cálculos aproveitando o comportamento de partículas como elétrons ou fótons, de uma maneira diferente dos processadores tradicionais, permitindo potencialmente que certos tipos de cálculos sejam realizados mais rapidamente. Ao contrário dos bits regulares de informação que só podem ser 1 ou 0, os bits quânticos (qubits) podem existir num estado incerto, sendo simultaneamente 1 e 0. Como resultado, os processadores quânticos podem realizar cálculos mais rapidamente do que os processadores tradicionais. No entanto, isso também significa que os algoritmos projetados para processadores quânticos devem ser capazes de lidar com esses estados “potenciais” incertos, ao mesmo tempo que lidam com ruídos e erros potenciais.

O Jülich Supercomputing Center (JSC) em Forschungszentrum Jülich (FZJ), na Alemanha, está instalando QPUs fabricados pela IQM Quantum Computers como complemento ao seu supercomputador Júpiter, equipado com superchips Nvidia GH200 Grace Hopper. Júpiter é o primeiro supercomputador exaescala da Europa e será equipado com 24,000 superchips Nvidia GH200.

O Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Industrial Avançada (AIST) do Japão está adicionando QPUs do QuEra ao seu supercomputador ABCI-Q, que deverá ser implantado no início do próximo ano e também apresentando 2,000 GPUs Nvidia H100 projetadas para integração futura com hardware quântico.

O Centro de Supercomputação e Rede de Poznan (PSNC) na Polônia também instalou dois QPUs fotônicos fabricados pela PsiQuantumComputing, com sede no Reino Unido, que estão conectados a uma nova partição de supercomputador acionada por Nvidia H100s.

Tim Costa, chefe da divisão de Computação Quântica e de Alto Desempenho (HPC) da Nvidia, afirmou que a computação quântica prática será alcançada por meio da forte integração da computação quântica com a supercomputação GPU. A plataforma de computação quântica da Nvidia fornece a pioneiros como o AIST do Japão, o JSC da Alemanha e o PSNC da Polônia as ferramentas para ampliar os limites da descoberta científica e avançar as fronteiras da supercomputação integrada quântica.

Aplicativos de computação quântica

Os pesquisadores do AIST usarão os QPUs integrados ao ABCI-Q para estudar aplicações quânticas em inteligência artificial, energia e biologia, utilizando átomos de rubídio controlados por laser como qubits para computação. Esses átomos são os mesmos usados ​​em relógios atômicos de precisão, com cada átomo sendo idêntico, fornecendo uma abordagem promissora para obter processadores quânticos de alta fidelidade e em grande escala.

Masahiro Horibe, vice-diretor do G-QuAT/AIST no Japão, afirmou que os pesquisadores japoneses usarão o supercomputador quântico clássico acelerado ABCI-Q para progredir em aplicações práticas de computação quântica, com a Nvidia ajudando esses pioneiros a ultrapassar os limites da pesquisa em computação quântica. .

As QPUs no PSNC permitirão que pesquisadores explorem biologia, química e aprendizado de máquina usando dois sistemas fotônicos quânticos PT-1. Esses sistemas usam fótons únicos ou pulsos de luz em frequências de telecomunicação como qubits, permitindo arquiteturas quânticas distribuídas, escaláveis ​​e modulares usando componentes de telecomunicação padrão prontos para uso.

Krzysztof Kurowski, CTO e vice-diretor do PSNC, disse: “A colaboração com ORCA e Nvidia nos permite criar um ambiente único e construir um novo sistema híbrido quântico clássico no PSNC. As múltiplas QPUs e GPUs abertas, fáceis de integrar e programar e o gerenciamento eficaz de serviços centrados no usuário são cruciais para desenvolvedores e usuários. Esta estreita colaboração abre caminho para a próxima geração de supercomputadores com aceleração quântica para muitos domínios de aplicação inovadores, não amanhã, mas hoje.”

As QPUs integradas ao supercomputador Júpiter permitirão aos pesquisadores do JSC desenvolver aplicações quânticas para simulações químicas e problemas de otimização, bem como demonstrar como os computadores quânticos podem acelerar os supercomputadores clássicos. Eles são construídos a partir de qubits supercondutores ou circuitos de ressonância de spin de elétrons que podem ser projetados para se comportarem como átomos artificiais em baixas temperaturas.

Kristel Michielsen, chefe do grupo de Processamento de Informações Quânticas do JSC, afirmou: “A supercomputação híbrida quântica acelerada clássica está aproximando a computação quântica. Por meio da colaboração contínua com a Nvidia, os pesquisadores do JSC avançarão na computação quântica, bem como na química e na ciência dos materiais.”

CUDA-Q é uma plataforma de supercomputação acelerada quântica clássica independente de QPU, de código aberto, usada pela maioria das empresas que implantam QPUs e fornecem desempenho de alto nível.

Super chip da NVIDIA enfrenta mudanças climáticas

A Nvidia afirmou que os sistemas baseados em seus superchips Grace Hopper, implantados em nove centros de supercomputação, acelerarão o ritmo da pesquisa e descoberta científica. Esses novos supercomputadores baseados em Grace Hopper incluem:

• EXA1-HE: Localizado na França, fornecido pela Comissão Francesa de Energias Alternativas e Energia Atômica (CEA) e Eviden (subsidiária do Grupo Atos). O supercomputador EXA1-HE é baseado na tecnologia BullSequana XH3000 da Eviden, apresentando um novo sistema patenteado de resfriamento de água quente e está equipado com 477 nós de computação alimentados por Grace Hopper.
• Helios: Situado no Centro Acadêmico de Computação Cyfronet na Polônia.
• Alpes: No Swiss National Supercomputing Centre, fornecido pela Hewlett Packard Enterprise (HPE).
• Júpiter: Localizado no Jülich Supercomputing Center, na Alemanha.
• DeltaAI: No Centro Nacional para Aplicações de Supercomputação da Universidade de Illinois Urbana-Champaign.
• Miyabi: No Centro Conjunto para Computação Avançada de Alto Desempenho no Japão, estabelecido conjuntamente pelo Centro de Ciência Computacional da Universidade de Tsukuba e pelo Centro de Tecnologia da Informação da Universidade de Tóquio.

Além disso, a Nvidia anunciou que o Isambard-AI e o Isambard 3 da Universidade de Bristol no Reino Unido, bem como os sistemas do Laboratório Nacional de Los Alamos e do Texas Advanced Computing Center nos EUA, se tornaram os mais recentes a adotar a CPU Grace baseada em Arm da Nvidia. superchips e plataforma Grace Hopper.

“A IA está a acelerar a investigação sobre alterações climáticas, a acelerar a descoberta de medicamentos e a impulsionar avanços em vários outros domínios. Os sistemas alimentados pela Nvidia Grace Hopper estão se tornando uma parte importante da computação de alto desempenho à medida que transformam as indústrias e aumentam a eficiência”, afirmou Ian Buck, vice-presidente de hiperescala e computação de alto desempenho da Nvidia, em comunicado.

A implantação destes supercomputadores marca um avanço significativo na computação de alto desempenho e na inteligência artificial, que deverá ter impactos profundos em múltiplas áreas da investigação científica, incluindo alterações climáticas, descoberta de medicamentos, análise de dados e ciência dos materiais. Com estas plataformas informáticas avançadas, os investigadores serão capazes de processar tarefas computacionais complexas mais rapidamente, significando uma melhoria substancial na nossa capacidade de resolver alguns dos problemas mais complexos do mundo, impulsionando descobertas científicas e inovações tecnológicas.

Inteligência Artificial Soberana

O conceito de IA Soberana sublinha a importância da propriedade e do controlo de uma nação sobre os dados, a infra-estrutura e a força de trabalho para promover a inovação, salvaguardando ao mesmo tempo os interesses estratégicos e culturais. À medida que se aprofunda o reconhecimento global da importância da IA ​​Soberana, os países aceleram o desenvolvimento de supercomputadores mais eficientes e alimentados por IA.

A Nvidia lançou o superchip GH200, combinando suas arquiteturas Grace CPU e Hopper GPU baseadas em Arm usando a tecnologia de interconexão NVLink-C2C da Nvidia, tornando-se o poderoso motor por trás dos centros globais de supercomputação científica. Muitos centros pretendem fazer a transição da instalação do sistema para a investigação científica real dentro de meses, em vez de anos.

A primeira fase do Isambard-AI inclui um supercomputador HPE Cray EX2500 equipado com 168 superchips Nvidia GH200, tornando-o um dos supercomputadores mais eficientes de todos os tempos. Quando os 5,280 superchips Nvidia Grace Hopper restantes chegarem ao National Composite Centre da Universidade de Bristol neste verão, seu desempenho deverá aumentar aproximadamente 32 vezes.

“A Isambard-AI posicionará o Reino Unido como líder global em IA e ajudará a impulsionar a inovação científica aberta no país e no exterior. Trabalhando com a Nvidia, concluímos a primeira fase do projeto em tempo recorde e, quando terminar neste verão, veremos um enorme salto de desempenho para avançar em áreas como análise de dados, descoberta de medicamentos e pesquisa climática”, afirmou o professor Simon McIntosh-Smith do Universidade de Bristol.

Estes desenvolvimentos fortalecem a liderança do Reino Unido em supercomputação e IA e destacam a importância da IA ​​Soberana na promoção de descobertas científicas e inovações tecnológicas. Com esta infra-estrutura de alto desempenho, os investigadores serão capazes de resolver problemas científicos complexos mais rapidamente e impulsionar investigação inovadora à escala global.