研究人员启用全球最快的 AI 超级电脑以满足运算需求

如此强大的运算力将协助拼凑出宇宙的 3D 立体样貌、探索绿色能源的次原子交互作用和更多更先进的研究领域。

美国国家能源研究科学运算中心 (NERSC) 正式启用的 Perlmutter 超级电脑，将为超过 7,000 名研究人员提供近 4 exaflops 的人工智慧 (AI) 运算效能。

这使得 Perlmutter 超级电脑在 16 位元和 32 位元混合精度的 AI 数学运算上，成为全球运算速度最快的系统，而这个效能表现还不包括今年稍晚将在劳伦斯柏克莱国家实验室 (Lawrence Berkeley National Lab;LBNL) 中设置的第二期超级电脑系统。

目前已有二十多个应用将率先发挥 Perlmutter 超级电脑中 6,144 个 NVIDIA A100 Tensor Core GPU 的强大运算实力。这是当今全球搭载 A100 的系统中最庞大的一个，旨在推动天体物理学、气候科学等领域的发展。

宇宙的 3D 立体地图

在其中一项研究中，Perlmutter 超级电脑将协助拼凑出迄今规模最大、3D 立体的可见宇宙地图。它将处理来自暗能量巡天光谱仪 (Dark Energy Spectroscopic Instrument;DESI) 的资料，这是一台宇宙照相机，可以在一次曝光中捕捉到多达五千个星系的影像。

研究人员需要透过 Perlmutter 超级电脑中的 GPU 运算速度来处理一个晚上数十次的曝光资料，以便知道隔天晚上该把 DESI 指向何处。过去使用旧有系统準备发表一年份的资料时，要花费数週或数个月的时间，不过 Perlmutter 超级电脑能够帮助他们在短短数日内完成这项任务。

NERSC 的资料架构师 Rollin Thomas 正为研究人员使用 Perlmutter 超级电脑準备程式码，他表示：「我们非常开心可以透过 GPU以 20 倍的作业速度準备这些资料。」

Perlmutter 的坚持不懈得到了回报

DESI 的地图让人们可以认识暗能量，也就是宇宙加速膨胀背后的神秘物理学。人们是透过 2011 年诺贝尔奖得主 Saul Perlmutter 的研究，才揭开暗能量的神秘面纱，他是柏克莱实验室中至今仍十分活跃的天体物理学家，他将会启用这部以他命名的全新超级电脑。

Rollin Thomas 曾和 Saul Perlmutter 在获得诺贝尔奖之后的研究专案中合作，他表示：「对我来说，Saul 是个很好的典範，说明了只要有永不满足的好奇心和一直保持乐观就能实现目标。」

一部融合 AI 与高效能运算的超级电脑

类似的精神为许多将在 NERSC 全新超级电脑上运行的研究专案提供了动力。举例来说，材料科学领域的研究致力于探索原子的交互作用，为开发出更好的电池及生物燃料指明方向。

传统的超级电脑几乎无法处理用 Quantum Espresso 等程式，在几奈秒内生成几个原子的模拟所需的数学运算，但是结合极为精準的模拟与机器学习，科学家可以在更长的时间内研究更多的原子。

NERSC 应用程式效能专家 Brandon Cook 表示：「过去无法对像电池介面这样的大型系统进行完整的原子模拟作业，但现在科学家们计画用 Perlmutter 超级电脑来完成这件事。」而 Cook 正协助研究人员启动此类研究专案。

这就是 A100 中 Tensor Core 的独到之处，它们既能加速用于模拟的双精度浮点数学运算，又能加速深度学习所需的混合精度运算。

NERSC 使用 NVIDIA V100 GPU 进行的 BerkeleyGW 研究，在去年 11 月入围了Gordon Bell Prize 的决赛，对 NERSC 的表现给予肯定。在 NERSC 率领该专案并掌管应用程式效能的 Jack Deslippe 表示：「A100 的强大运算能力有望进一步提升我们的研究水準。」

软体协助 Perlmutter 超级电脑展现实力

Jack Deslippe 表示，软体也是 Perlmutter 超级电脑的重要元素，并指出该系统使用的 NVIDIA HPC SDK 支援 OpenMP 和其它热门的程式设计模型。

此外，在 GPU 上运行的资料科学开源码 RAPIDS，将协助加快 NERSC 内人数不断上升的 Python 工程师团队处理工作的速度。它在分析 NERSC 旗下 Cori 超级电脑上的所有网路流量研究案中证明了自己的价值，将之前在 CPU 上执行分析工作的速度加快了近 600 倍。

Rollin Thomas 表示：「这让我们确信，RAPIDS 将在藉由资料加速科学开发领域发挥重要的作用。」

NVIDIA 创办人暨执行长黄仁勋在这场虚拟的启动仪式上，祝贺柏克莱实验室的工作人员运用 Perlmutter 超级电脑推动科学发展的计画。黄仁勋表示：「Perlmutter 超级电脑融合 AI 与高效能运算的能力，将让材料科学、量子物理、气候预测和生物研究等广泛领域都有突破性的进展。」

正是 AI 超级电脑派上用场的时候

虚拟剪綵仪式写下一个极为真实的里程碑。

NERSC 资料与分析服务小组的代理负责人 Wahid Bhimji 表示：「美国能源部不断试图将 AI 用于科学领域，把概念验证用在粒子物理学、材料科学和生物能源等领域的生产案例上。人们一直在探索愈来愈大的神经网路模型，也想要获得更强大的资源， Perlmutter 超级电脑搭配 A100 GPU、全快闪记忆体档案系统及串流媒体资料功能，正好满足了这种对 AI 的需求。」

想要在 Perlmutter 超级电脑上处理研究专案的研究人员，皆可以提交使用申请书。