Le laboratoire national d'Oak Ridge du département américain de l'Énergie a dévoilé aujourd'hui Summit comme le supercalculateur scientifique le plus puissant et le plus intelligent au monde.

Avec une performance de pointe de 200, 000 billions de calculs par seconde, soit 200 pétaflops, Summit sera huit fois plus puissant que le précédent système le mieux classé d'ORNL, Titan. Pour certaines applications scientifiques, Summit sera également capable de plus de trois milliards de milliards de calculs de précision mixtes par seconde, ou 3,3 exaops. Summit fournira une puissance de calcul sans précédent pour la recherche dans le domaine de l'énergie, matériaux avancés et intelligence artificielle (IA), entre autres domaines, permettant des découvertes scientifiques qui étaient auparavant impraticables ou impossibles.

"Le lancement d'aujourd'hui du supercalculateur Summit démontre la force du leadership américain en matière d'innovation scientifique et de développement technologique. Il va avoir un impact profond sur la recherche énergétique, découverte scientifique, compétitivité économique et sécurité nationale, " a déclaré le secrétaire à l'Énergie Rick Perry. " Je suis vraiment enthousiasmé par le potentiel de Summit, alors qu'il rapproche le pays de l'objectif de fournir un système de supercalcul exascale d'ici 2021. Le sommet permettra aux scientifiques de relever un large éventail de nouveaux défis, accélérer la découverte, stimuler l'innovation et surtout, profite au peuple américain."

Le système IBM AC922 se compose de 4, 608 serveurs de calcul, contenant chacun deux processeurs IBM Power9 à 22 cœurs et six accélérateurs d'unité de traitement graphique NVIDIA Tesla V100, interconnecté avec le double rail Mellanox EDR 100Gb/s InfiniBand. Summit possède également plus de 10 pétaoctets de mémoire couplés à des voies à large bande passante pour un mouvement efficace des données. La combinaison de matériel de pointe et de sous-systèmes de données robustes marque une évolution de l'architecture hybride CPU-GPU lancée avec succès par le Titan à 27 pétaflops en 2012.

Les chercheurs de l'ORNL ont découvert comment exploiter la puissance et l'intelligence de l'architecture de pointe de Summit pour exécuter avec succès le premier calcul scientifique exascale au monde. Une équipe de scientifiques dirigée par Dan Jacobson et Wayne Joubert de l'ORNL a tiré parti de l'intelligence de la machine pour exécuter un calcul génomique comparatif de 1,88 exaops pertinent pour la recherche en bioénergie et en santé humaine. Le calcul exaops de précision mixte a produit des résultats identiques à ceux des calculs 64 bits plus longs précédemment exécutés sur Titan.

"De sa genèse il y a 75 ans, ORNL a une histoire et une culture de résolution de problèmes importants et difficiles avec une portée et un impact nationaux, " Le directeur de l'ORNL, Thomas Zacharia, a déclaré. " Les scientifiques de l'ORNL faisaient partie des équipes scientifiques qui ont réalisé les premiers calculs gigaflops en 1988, les premiers calculs de téraflops en 1998, les premiers calculs pétaflops en 2008 et maintenant les premiers calculs exaops en 2018. La recherche pionnière des scientifiques et ingénieurs de l'ORNL a joué un rôle central dans l'histoire de notre nation et continue de façonner notre avenir. Nous sommes impatients d'accueillir la communauté des utilisateurs scientifiques à Summit alors que nous poursuivons 75 autres années de leadership dans le domaine scientifique. »

En plus de la modélisation et de la simulation scientifiques, Summit offre des opportunités inégalées pour l'intégration de l'IA et de la découverte scientifique, permettre aux chercheurs d'appliquer des techniques telles que l'apprentissage automatique et l'apprentissage en profondeur aux problèmes de santé humaine, physique des hautes énergies, découverte de matériaux et autres domaines. Summit permet au DOE et à l'ORNL de répondre à l'initiative de la Maison Blanche sur l'intelligence artificielle pour l'Amérique.

"Summit fait passer l'informatique accélérée au niveau supérieur, avec plus de puissance de calcul, plus de mémoire, un énorme système de fichiers hautes performances et des chemins de données rapides pour tout lier ensemble. Cela signifie que les chercheurs pourront obtenir des résultats plus précis plus rapidement, " a déclaré Jeff Nichols, Directeur associé du laboratoire ORNL pour l'informatique et les sciences du numérique. « Le matériel optimisé pour l'IA de Summit offre également aux chercheurs une plate-forme incroyable pour analyser des ensembles de données massifs et créer des logiciels intelligents pour accélérer le rythme de la découverte. »

Summit rapproche le pays de l'objectif de développer et de fournir un écosystème informatique exascale entièrement capable pour une large utilisation scientifique d'ici 2021.

Summit sera ouvert à des projets sélectionnés cette année tandis que ORNL et IBM travaillent sur le processus d'acceptation de la machine. En 2019, la majeure partie de l'accès au système IBM ira aux équipes de recherche sélectionnées par le biais de l'impact informatique innovant et nouveau du DOE sur la théorie et l'expérience, ou INCITE, programme.

En prévision du lancement du Sommet, les chercheurs préparent des applications pour son architecture de nouvelle génération, avec de nombreux prêts à utiliser efficacement le système dès le premier jour. Parmi les premiers projets scientifiques prévus pour Summit :

Astrophysique

Étoiles qui explosent, connu sous le nom de supernova, fournir aux chercheurs des indices sur la façon dont les éléments lourds, y compris l'or dans les bijoux et le fer dans le sang, ont semé l'univers.

Le code FLASH hautement évolutif modélise ce processus à plusieurs échelles, du niveau nucléaire à l'hydrodynamique à grande échelle des derniers moments d'une étoile. Au sommet, FLASH ira beaucoup plus loin qu'auparavant, simuler des scénarios de supernova plusieurs milliers de fois plus longs et suivre environ 12 fois plus d'éléments que les projets précédents.

"C'est au moins cent fois plus de calculs que ce que nous avons pu faire sur des machines antérieures, " a déclaré l'astrophysicien informatique de l'ORNL Bronson Messer. " La taille même de Summit nous permettra de créer des modèles à très haute résolution. "

Matériaux

Développer la prochaine génération de matériaux, y compris les composés pour le stockage d'énergie, transformation et fabrication, dépend de la compréhension subatomique du comportement des matériaux. QMCPACK, une application Monte Carlo quantique, simule ces interactions à l'aide de calculs de premiers principes.

Jusqu'à maintenant, les chercheurs n'ont pu simuler que des dizaines d'atomes en raison du coût de calcul élevé de QMCPACK. Sommet, cependant, peut supporter des matériaux composés de centaines d'atomes, un saut qui facilite la recherche d'un supraconducteur plus pratique, un matériau capable de transmettre de l'électricité sans perte d'énergie.

"Le sommet est grand, la mémoire sur les nœuds est très importante pour augmenter la gamme de complexité des matériaux et des phénomènes physiques, " a déclaré le scientifique de l'ORNL Paul Kent. " De plus, les nœuds beaucoup plus puissants vont vraiment nous aider à étendre la gamme de nos simulations."

Surveillance du cancer

L'une des clés de la lutte contre le cancer est de développer des outils capables d'extraire automatiquement, analyser et trier les données de santé existantes pour révéler des relations auparavant cachées entre des facteurs de maladie tels que les gènes, marqueurs biologiques et environnement. Associé à des données non structurées telles que des rapports textuels et des images médicales, Les algorithmes d'apprentissage automatique mis à l'échelle sur Summit aideront à fournir aux chercheurs en médecine une vue complète de la population cancéreuse aux États-Unis à un niveau de détail généralement obtenu uniquement pour les patients des essais cliniques.

Ce projet de surveillance du cancer fait partie de l'environnement d'apprentissage distribué CANcer, ou BOUGIE, une initiative conjointe entre le DOE et le National Cancer Institute.

"Essentiellement, nous formons des ordinateurs à lire des documents et des informations abstraites en utilisant de gros volumes de données, ", a déclaré Gina Tourassi, chercheuse à l'ORNL. "Summit nous permet d'explorer des modèles beaucoup plus complexes de manière efficace dans le temps afin que nous puissions identifier ceux qui sont les plus efficaces."

Biologie des systèmes

L'application de l'apprentissage automatique et de l'IA aux ensembles de données génétiques et biomédicales offre le potentiel d'accélérer la compréhension de la santé humaine et des résultats des maladies.

En utilisant un mélange de techniques d'IA sur Summit, les chercheurs seront en mesure d'identifier des modèles dans la fonction, coopération et évolution des protéines humaines et des systèmes cellulaires. Ces modèles peuvent collectivement donner lieu à des phénotypes cliniques, traits observables de maladies telles que la maladie d'Alzheimer, maladie cardiaque ou dépendance, et informer le processus de découverte de médicaments.

Grâce à un projet de partenariat stratégique entre l'ORNL et le département américain des Anciens Combattants, les chercheurs combinent des données cliniques et génomiques avec l'apprentissage automatique et l'architecture avancée de Summit pour comprendre les facteurs génétiques qui contribuent à des conditions telles que la dépendance aux opioïdes.

"La complexité de l'homme en tant que système biologique est incroyable, " a déclaré le biologiste informatique de l'ORNL Dan Jacobson. " Le sommet permet une toute nouvelle gamme de sciences qui n'était tout simplement pas possible avant son arrivée. "