Nvidia начинает глобальное развертывание CUDA-Q

Nvidia подробно рассказала, как ее чипы ускоряют инновации в индустрии высокопроизводительных вычислений (HPC), особенно в системах на базе искусственного интеллекта, которые будут способствовать научному прогрессу с помощью суперкомпьютеров.

Производитель чипов также объявил о планах активизировать усилия по квантовым вычислениям в национальных центрах квантовых вычислений по всему миру, включая установку платформы CUDA-Q с открытым исходным кодом на площадках по всему миру.

Высокопроизводительные вычисления лежат в основе передовых научных исследований, помогая нам получить глубокие знания о мире в огромных масштабах, особенно для моделей атмосферы и океана, требующих моделирования ИИ. Экстремальные вычислительные мощности также необходимы в таких областях, как материаловедение и науки о жизни, такие как биофармацевтика и разработка лекарств, поскольку вычислительные потребности сложных уравнений и моделирования быстро опережают традиционные системы.

Платформа Nvidia CUDA-Q является ключевым компонентом ее усилий в области квантовых вычислений, тесно интегрируя квантовые процессоры (QPU) с суперкомпьютерами для более эффективных квантовых вычислений. Этот гибридный квантово-классический подход к ускоренным суперкомпьютерам не только решает проблемы шума квантовых битов, но и позволяет разрабатывать более эффективные алгоритмы, что имеет решающее значение для реализации практических приложений квантовых вычислений.

NVIDIA ускоряет глобальные квантовые вычисления

На Международной конференции по суперкомпьютерам (ISC High Performance) в Гамбурге, Германия, в 2024 году компания Nvidia объявила, что девять новых суперкомпьютеров по всему миру используют ее суперчипы Grace Hopper, которые в совокупности обеспечивают 200 эксафлопс (200 квинтиллионов вычислений в секунду) вычислительной мощности. Nvidia утверждает, что это в два раза более энергоэффективно, чем системы x86 с графическими процессорами.

Дион Харрис, руководитель отдела ускоренного вывода центров обработки данных Nvidia, заявил на брифинге для СМИ, что на суперчип Grace Hopper приходится 80% продаж чипов Hopper. Он объяснил: «Что интересно в этом, так это то, что он использует новые функции этой тесно связанной архитектуры ЦП и графического процессора для обеспечения выдающейся производительности для высокопроизводительных вычислений (HPC) и искусственного интеллекта (ИИ)».

Первый европейский суперкомпьютер Grace Hopper, подключенный к сети, — это Alps, расположенный в Швейцарском национальном суперкомпьютерном центре и построенный Hewlett Packard Enterprise (HPE). Он оснащен 10,000 20 суперчипами Grace Hopper, обеспечивающими XNUMX эксафлопс вычислительной мощности искусственного интеллекта. Роль суперкомпьютера Alps заключается в развитии моделирования погоды и климата, а также в области материаловедения.

Развертывание этих суперкомпьютеров представляет собой крупный прогресс в области высокопроизводительных вычислений и искусственного интеллекта, который, как ожидается, окажет глубокое влияние на многие области научных исследований. Благодаря этим передовым вычислительным платформам исследователи смогут быстрее решать сложные вычислительные задачи, способствуя научным открытиям и технологическим инновациям. В то же время энергоэффективность этих высокопроизводительных вычислительных платформ отражает усилия и достижения Nvidia в разработке энергоэффективных суперкомпьютерных решений.

Суперкомпьютерные центры в Германии, Японии и Польше будут использовать эту платформу для питания квантовых процессоров (QPU) в своих высокопроизводительных вычислительных системах с ускорением Nvidia.

QPU — это «мозг» квантовых компьютеров, выполняющий вычисления, используя поведение таких частиц, как электроны или фотоны, способом, отличным от традиционных процессоров, что потенциально позволяет выполнять определенные типы вычислений быстрее. В отличие от обычных битов информации, которые могут иметь значение только 1 или 0, квантовые биты (кубиты) могут существовать в неопределенном состоянии, одновременно будучи равными 1 и 0. В результате квантовые процессоры могут выполнять вычисления быстрее, чем традиционные процессоры. Однако это также означает, что алгоритмы, разработанные для квантовых процессоров, должны быть способны обрабатывать эти неопределенные «потенциальные» состояния, а также иметь дело с шумом и потенциальными ошибками.

Суперкомпьютерный центр Юлиха (JSC) в Forschungszentrum Jülich (FZJ) в Германии устанавливает QPU производства IQM Quantum Computers в качестве дополнения к своему суперкомпьютеру Jupiter, оснащенному суперчипами Nvidia GH200 Grace Hopper. Jupiter — первый в Европе экзафлопсный суперкомпьютер, оснащенный 24,000 200 суперчипами Nvidia GHXNUMX.

Японский национальный институт передовых промышленных наук и технологий (AIST) добавляет QPU от QuEra в свой суперкомпьютер ABCI-Q, который, как ожидается, будет развернут в начале следующего года и также будет оснащен 2,000 графическими процессорами Nvidia H100, предназначенными для будущей интеграции с квантовым оборудованием.

Познаньский суперкомпьютерный и сетевой центр (PSNC) в Польше также установил два фотонных QPU производства британской PsiQuantumComputing, которые подключены к новому суперкомпьютерному разделу под управлением Nvidia H100.

Тим Коста, глава подразделения квантовых и высокопроизводительных вычислений (HPC) Nvidia, заявил, что практические квантовые вычисления будут достигнуты за счет тесной интеграции квантовых вычислений с суперкомпьютерами на графическом процессоре. Платформа квантовых вычислений Nvidia предоставляет таким новаторам, как японская AIST, немецкая АО и польская PSNC, инструменты, позволяющие раздвинуть границы научных открытий и расширить границы квантово-интегрированных суперкомпьютеров.

Квантовые вычислительные приложения

Исследователи AIST будут использовать QPU, интегрированные с ABCI-Q, для изучения квантовых приложений в области искусственного интеллекта, энергетики и биологии, используя атомы рубидия, управляемые лазером, в качестве кубитов для вычислений. Эти атомы такие же, как те, которые используются в прецизионных атомных часах, причем каждый атом идентичен, что обеспечивает многообещающий подход для создания крупномасштабных и высокоточных квантовых процессоров.

Масахиро Хорибе, заместитель директора G-QuAT/AIST в Японии, заявил, что японские исследователи будут использовать квантово-классический ускоренный суперкомпьютер ABCI-Q для достижения прогресса в практических приложениях квантовых вычислений, а Nvidia поможет этим пионерам расширить границы исследований в области квантовых вычислений. .

QPU в PSNC позволят исследователям изучать биологию, химию и машинное обучение с помощью двух квантовых фотонных систем PT-1. Эти системы используют одиночные фотоны или световые импульсы на телекоммуникационных частотах в качестве кубитов, что позволяет создавать распределенные, масштабируемые и модульные квантовые архитектуры с использованием стандартных готовых телекоммуникационных компонентов.

Кшиштоф Куровски, технический директор и заместитель директора PSNC, сказал: «Сотрудничество с ORCA и Nvidia позволяет нам создать уникальную среду и построить новую квантово-классическую гибридную систему в PSNC. Открытые, простые в интеграции и программировании многочисленные QPU и GPU, а также эффективное управление ориентированными на пользователя сервисами имеют решающее значение для разработчиков и пользователей. Это тесное сотрудничество прокладывает путь к следующему поколению суперкомпьютеров с квантовым ускорением для многих инновационных областей применения не завтра, а сегодня».

QPU, интегрированные с суперкомпьютером Jupiter, позволят исследователям АО разрабатывать квантовые приложения для химического моделирования и задач оптимизации, а также демонстрировать, как квантовые компьютеры могут ускорять классические суперкомпьютеры. Они построены из сверхпроводящих кубитов или схем электронного спинового резонанса, которые можно спроектировать так, чтобы они вели себя как искусственные атомы при низких температурах.

Кристель Михильсен, руководитель группы квантовой обработки информации в АО, заявила: «Гибридные квантово-классические ускоренные суперкомпьютеры приближают квантовые вычисления. Благодаря постоянному сотрудничеству с Nvidia исследователи АО будут продвигать квантовые вычисления, а также химию и материаловедение».

CUDA-Q — это квантово-классическая ускоренная суперкомпьютерная платформа с открытым исходным кодом, не зависящая от QPU, используемая большинством компаний, развертывающих QPU и обеспечивающая первоклассную производительность.

Суперчип NVIDIA решает проблему изменения климата

Nvidia заявила, что системы на базе ее суперчипов Grace Hopper, развернутые в девяти суперкомпьютерных центрах, ускорят темпы научных исследований и открытий. Эти новые суперкомпьютеры на базе Grace Hopper включают в себя:

• EXA1-HE: Расположен во Франции, предоставлен Французской комиссией по альтернативной энергетике и атомной энергии (CEA) и Eviden (дочерней компанией Atos Group). Суперкомпьютер EXA1-HE основан на технологии Eviden BullSequana XH3000, оснащен новой запатентованной системой водяного охлаждения и оснащен 477 вычислительными узлами на базе Grace Hopper.
• Helios: расположен в Академическом компьютерном центре Cyfronet в Польше.
• Альпы: в Швейцарском национальном суперкомпьютерном центре, предоставленном Hewlett Packard Enterprise (HPE).
• Юпитер: расположен в суперкомпьютерном центре Юлиха в Германии.
• DeltaAI: В Национальном центре суперкомпьютерных приложений Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне.
• Мияби: В Объединенном центре передовых высокопроизводительных вычислений в Японии, созданном совместно Центром вычислительных наук Университета Цукубы и Центром информационных технологий Токийского университета.

Кроме того, Nvidia объявила, что Isambard-AI и Isambard 3 Бристольского университета в Великобритании, а также системы в Лос-Аламосской национальной лаборатории и Техасском вычислительном центре в США стали последними, кто внедрил процессор Grace на базе Arm от Nvidia. суперчипы и платформа Грейс Хоппер.

«ИИ ускоряет исследования по изменению климата, ускоряет открытие лекарств и способствует прорывам во множестве других областей. Системы на базе Nvidia Grace Hopper становятся важной частью высокопроизводительных вычислений, поскольку они преобразуют отрасли и повышают эффективность», — заявил Ян Бак, вице-президент Nvidia по гипермасштабируемым и высокопроизводительным вычислениям, в своем заявлении.

Развертывание этих суперкомпьютеров знаменует собой значительный прогресс в области высокопроизводительных вычислений и искусственного интеллекта, который, как ожидается, окажет глубокое влияние на многие области научных исследований, включая изменение климата, открытие лекарств, анализ данных и материаловедение. Благодаря этим передовым вычислительным платформам исследователи смогут быстрее обрабатывать сложные вычислительные задачи, что означает существенное улучшение наших возможностей решать некоторые из самых сложных мировых проблем, стимулируя научные открытия и технологические инновации.

Суверенный искусственный интеллект

Концепция суверенного искусственного интеллекта подчеркивает важность национальной собственности и контроля над данными, инфраструктурой и рабочей силой для содействия инновациям, одновременно защищая стратегические и культурные интересы. По мере того, как глобальное признание важности суверенного ИИ углубляется, страны ускоряют разработку более эффективных суперкомпьютеров на базе ИИ.

Nvidia представила суперчип GH200, сочетающий в себе архитектуру процессора Grace на базе Arm и графического процессора Hopper с использованием технологии межсоединения NVLink-C2C от Nvidia, став мощным двигателем глобальных научных суперкомпьютерных центров. Многие центры стремятся перейти от установки системы к реальным научным исследованиям в течение нескольких месяцев, а не лет.

Первый этап Isambard-AI включает в себя суперкомпьютер HPE Cray EX2500, оснащенный 168 суперчипами Nvidia GH200, что делает его одним из самых эффективных суперкомпьютеров за всю историю. Когда этим летом оставшиеся 5,280 суперчипов Nvidia Grace Hopper поступят в Национальный центр композитов Бристольского университета, ожидается, что их производительность увеличится примерно в 32 раза.

«Isambard-AI будет позиционировать Великобританию как мирового лидера в области искусственного интеллекта и поможет продвигать инновации в области открытой науки внутри страны и за рубежом. Работая с Nvidia, мы завершили первую фазу проекта в рекордно короткие сроки, и когда она будет завершена этим летом, мы увидим огромный скачок производительности для развития таких областей, как анализ данных, открытие лекарств и исследование климата», — заявил профессор Саймон Макинтош-Смит из Бристольский университет.

Эти разработки укрепляют лидерство Великобритании в области суперкомпьютеров и искусственного интеллекта и подчеркивают важность суверенного искусственного интеллекта в стимулировании научных открытий и технологических инноваций. Благодаря такой высокопроизводительной инфраструктуре исследователи смогут быстрее решать сложные научные проблемы и проводить прорывные исследования в глобальном масштабе.