阿贡实验室建两百亿亿次超级计算机，解决科学计算问题

中国航空报讯：5月10日，美国阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）副主任瑞克·史蒂文斯（Rick Stevens）在英特尔Vision 2022会议上表示，“极光”（Aurora）超级计算机已经处于建造之中。团队成员正在一个占地1万平方英尺（930平方米）的区域内，安装Aurora的机架、存储系统和冷却基础设施。

据悉，该超级计算机预计在2022年晚些时候完成部署，有望提供超2 exaflops（每秒百亿亿次）的峰值性能，是美国首批百亿亿次级超级计算机之一。它首次宣布于2015年，原本计划2018年建成，当时规划速度每秒180 petaflops（千万亿次），后被推迟，性能也成倍提升。

“极光”由英特尔和美国超级计算机制造商Cray（惠普子公司）负责构建，将搭载第四代至强（Xeon）可扩展CPU（代号为Sapphire Rapids，拥有高带宽内存）和代号为Ponte Vecchio的数据中心GPU。其每个计算刀片都有两个Sapphire Rapids（总数约2万）和6个Ponte Vecchio（总数约6万）。

同时，借助oneAPI，对整个系统中的节点进行编程，无需更改代码，应用程序可以有效在CPU和GPU上运行，为开发人员提供无缝系统集成。

值得一提的是，“极光”将可用于学术和商业用途。通过对世界的科学模拟来解决人类面临的一些最复杂的挑战，覆盖亚微米级到整个银河系尺度。

史蒂文斯在会上提到：“我们需要大量的计算能力来解决仿真问题，无论是预测未来的气候、设计新电池、改善制造，还是发现新的癌症治疗方法和研究新药，以及对元宇宙进行原型设计等。”

据了解，目前，已经有至少十多个研究团队正在通过阿贡领导力计算设施（Argonne Leadership Computing Facility，ALCF）参加“极光”早期科学计划（Aurora Early Science Program），以便在“极光”正式建成之后，能够第一时间利用此百亿亿次级机器进行科学研究。

这之中有来自杜克大学助理教授阿曼达·兰德尔斯（Amanda Randles）领导的一个项目，其将使用“极光”来推进癌症研究。

她和她的团队开发了一种模拟全身血液流动的模型，希望用它来预测癌细胞在微观水平上的运动。

模拟癌细胞在人体中的扩散过程需要强大的计算能力来实时处理大量数据集。随着“极光”的推出，兰德尔斯团队有望获得有关癌症新药和治疗方法的关键信息。

“极光”还可帮助研究人员绘制大脑的精确地图，可体现出每个神经元之间的每个连接以及相关树突、轴突和突触的精确位置。

“利用当前超级计算机来计算老鼠大脑，可能需要花费100万天。而‘极光’则可将这一时间缩短到1000天。”阿贡国家实验室高级计算机科学家尼古拉·费里尔（Nicola Ferrier）说到。

此外，还有团队将“极光”与大型强子对撞机集成在一起来寻找新的物理发现，或是用于帮助聚变反应的实现等。

值得一提的是，“极光”原本是作为美国计划研制的第一个百亿亿次级超级计算机，但随“极光”接连被推迟，这一头衔或让给美国橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）的名为“边境”（Frontier）的1.5 exaflops超级计算机。该实验室在今年3月曾表示，Frontie的完整系统将在今年7月为早期科学研究做好准备。

另外，美国劳伦斯-利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）还正在开发埃尔卡皮坦（El Capitan）超级计算机，有望在2023年交付。El Capitan预计有着超过“极光”的峰值性能，功耗在30MW以下。

据了解，阿贡国家实验室是美国第一个国家实验室，受到美国能源部（Department of Energy，DOE）赞助。其在几乎所有科学学科中开展前沿的基础和应用科学研究。该实验室与数百家公司、大学和政府机构的研究人员保持着密切合作，帮助他们解决具体的科学和技术问题。

随着“极光”即将推出，该实验室正在接受需要解决大规模科学计算问题的研究人员的预订，以便当“极光”首次运行时就可运行提前构建好的应用程序。

百亿亿次级的超级计算机将使科学家和工程师能够超越传统的基于仿真的研究，将给数据科学和机器学习方法等新兴计算技术带来根本性转变。

作为“极光”设计参与方之一的英特尔，在本次Vision 2022会议上还发布了用于训练和推理的第二代深度学习处理器Habana Gaudi 2。该处理器来自于该公司专注于AI深度学习处理器技术的数据中心团队哈伯纳实验室（Habana Labs）。

该实验室表示，Gaudi 2采用7纳米技术，在ResNet-50计算机视觉模型、BERT自然语言处理模型上的训练吞吐量性能是英伟达A100-80GB GPU的两倍。

据了解，Gaudi 2将在今年年底前应用到服务器上。而英特尔用在“极光”上的Ponte Vecchio将在2023年推向更广阔的市场。