Лекарства от болезней. Решения для борьбы с изменением климата. Новые конструкции для термоядерных реакторов. Ученые по всему миру работают над решением задач, которые раньше считались невыполнимыми. Вооружившись мощной инфраструктурой высокопроизводительных вычислений (HPC), ученые могут запускать симуляции для проверки гипотез, расширения своих знаний и совершения новых открытий.
Поскольку ИИ открывает новую эру научных открытий, HPC остается основой передовых исследований. Изменилось то, что одни и те же среды HPC теперь должны поддерживать обучение ИИ и вывод данных, а также традиционную аналитику данных и рабочие нагрузки симуляций.
Исследовательским институтам требуется больше вычислительной мощности: более производительные графические процессоры, более высокая плотность и более высокая производительность. Но это должно обеспечиваться при высокой энергоэффективности, операционной простоте, гибкости рабочих нагрузок и четких возможностях для масштабирования.
Каждое достижение начинается с вопроса, за которым следует гонка за ответом. Компания Lenovo вместе со своей партнерской экосистемой ускоряет путь от вопроса к ответу с помощью проверенной инфраструктуры, лидерства в области охлаждения и реальных успехов клиентов.
Информирование климатической политики
В качестве примера можно привести Потсдамский институт исследования воздействия климата (PIK) в Германии, который объединяет различные дисциплины естественных и социальных наук для разработки практических решений актуальных климатических проблем мира.
Большинство исследований в PIK основаны на сложных вычислениях и часто требуют итеративного выполнения среднемасштабных анализов и численных симуляций — многократно с динамически изменяющимися параметрами. Суперкомпьютер Lenovo последнего поколения в PIK обеспечивает в 5 раз большую вычислительную мощность по сравнению с предшественником. В результате достигается повышение производительности в 5–10 раз в зависимости от рабочей нагрузки, что позволяет ученым PIK запускать больше задач и быстрее получать результаты. Эти аналитические данные помогают PIK разрабатывать устойчивые руководства по климатической политике и практические рекомендации для мировых лидеров.
Корейское метеорологическое управление (KMA) также ведет наблюдения и исследования изменения климата, используя ультрасовременный суперкомпьютер Lenovo — самый мощный в стране — для проведения десятилетнего климатического моделирования, а также краткосрочных и долгосрочных прогнозов погоды. Кластер, работающий на базе более чем 300 000 ядер процессоров Intel® Xeon® Scalable, обеспечивает колоссальную производительность в 50 Пфлопс. Это позволяет KMA создавать более детализированные прогнозы климата и погоды, чем это было возможно ранее, повышая качество и точность предсказаний.
Понимание нашего места во Вселенной
Исследователи из Национальной лаборатории Чили тоже смотрят в небо. Будучи мировым лидером в области астрономии и астрофизики, ученые используют машинное обучение для анализа данных телескопов в пустыне Атакама (где находится одно из самых чистых небес на планете) и классификации миллионов астрономических событий каждую ночь с целью выявления тех немногих, которые имеют значение. Можно сказать, что обнаружение сверхновой в далекой галактике — это поиск иголки в очень, очень большом стоге сена.
Недавно лаборатория удвоила производительность исследований на один ватт благодаря энергоэффективному новому суперкомпьютеру Lenovo. Более 7000 ядер серверных процессоров AMD EPYC™ в составе кластера работают совместно для обработки огромных объемов данных с беспрецедентной скоростью, позволяя исследователям из Университета Чили обнаруживать астрономические события практически мгновенно.
Покорение ядерного синтеза
Тем временем на Земле находится CRESCO8 — совершенно новый кластер Lenovo HPC с жидкостным охлаждением, управляемый ENEA, национальным исследовательским органом Италии, стимулирующим инновации в области энергетики, окружающей среды и устойчивого экономического развития.
Благодаря увеличению вычислительной мощности своей платформы CRESCO HPC с 2 Пфлопс до 9 Пфлопс (рост на 350%), исследователи могут запускать более масштабные симуляции, анализировать более сложные наборы данных и быстрее завершать научные эксперименты, ускоряя исследования в различных дисциплинах. Например, рабочие нагрузки симуляций термоядерного синтеза выполняются в 5 раз быстрее, чем раньше, помогая подразделению ENEA Fusion Energy Development (FUSEN) совершенствовать конструкции реакторов.
Разработка более эффективных методов лечения
Поскольку ускоренные вычисления обуславливают потребность как в более высокой плотности размещения в стойках, так и в повышенной тепловой нагрузке, жидкостное охлаждение становится важнейшим проектным требованием для высокопроизводительных сред HPC и ИИ. Компания Lenovo является лидером, предлагая поддержку стоек мощностью от 100 кВт и снижение энергопотребления до 40% для систем жидкостного охлаждения Lenovo Neptune® 6-го поколения.
Удаляя до 98% тепла напрямую, жидкостное охлаждение Lenovo Neptune® позволяет Институту Зисе в Берлине (ZIB) — междисциплинарному исследовательскому институту прикладной математики и высокопроизводительных вычислений, ориентированных на обработку больших объемов данных — рентабельно поддерживать рабочие нагрузки ИИ нового поколения.
Исследования, проводимые учеными ZIB, включают обучение силовых полей нейронных сетей для обеспечения реалистичных крупнозернистых симуляций крупных биомолекул с целью лучшего понимания динамического поведения и взаимодействий белков. Это исследование направлено на получение новых данных о медленных биологических процессах с перспективой разработки более эффективных методов лечения в будущем без необходимости проведения традиционно дорогостоящих симуляций молекулярной динамики.
Ведущая научно-техническая компания Merck KGaA, Дармштадт, Германия также использует ИИ для ускорения исследований. Применяя ИИ для анализа огромных наборов данных, исследователи могут быстрее и точнее определять потенциальных кандидатов в лекарственные препараты. Стремясь объединить преимущества как частных, так и публичных облачных сред, компания Merck KGaA, Дармштадт, Германия, развернула кластер с жидкостным охлаждением на площадке дата-центра Equinix. В сфере здравоохранения компания использует среду Lenovo HPC для трансформации процессов поиска лекарств, помогая более эффективно находить новых кандидатов и в конечном итоге быстрее выводить новые методы лечения на рынок.
Интеграция ИИ в исследования
По другую сторону Атлантического океана исследователи из Флоридского университета (UF) используют HPC и ИИ для расширения границ человеческих знаний. Суперкомпьютерный кластер Lenovo последнего поколения HiPerGator 4th Gen обеспечивает вычислительную производительность 17,49 Пфлопс и признан самым быстрым университетским суперкомпьютером в США по версии бенчмарка IO500.
Подразделение UF Information Technology обработало 33 миллиона исследовательских запросов за последний год и поддерживает более 500 активных проектов HiPerGator, охватывающих все области от вычислительной гидродинамики и секвенирования генов до обнаружения болезней сельскохозяйственных культур и цифровых двойников. Благодаря в 3 раза более высокой производительности обучения ИИ и в 15 раз более быстрому выводу ИИ, исследователи могут запускать более масштабные и сложные рабочие нагрузки, чем когда-либо прежде, и получать результаты быстрее.
Спрос на ресурсы HPC, особенно на технологию графических процессоров, быстро растет по мере того, как все больше исследователей стремятся задействовать ИИ. Mass Open Cloud Alliance — некоммерческая инициатива университетов, правительства и предприятий — была запущена с целью создания облачной вычислительной инфраструктуры, поддерживающей широкое исследовательское сообщество.
Альянс MOC объединил усилия с Lenovo для создания специализированного облака GPU. Кластер с жидкостным охлаждением объединяет десятки графических процессоров NVIDIA в компактном серверном пространстве, обеспечивая чрезвычайно высокую производительность при низком энергопотреблении. Модель оплаты по мере использования, предлагаемая альянсом MOC, позволяет исследователям получать доступ к необходимым ресурсам GPU для поддержки своей работы и совершения новых открытий за малую часть стоимости приобретения собственного оборудования.
Делая МРТ быстрее и доступнее
То же самое касается исследователей на другом конце света в Квинслендском университете. Благодаря новому суперкомпьютеру Lenovo обучение моделей ИИ для одной исследовательской группы сократилось с четырех дней до всего 5,5 часов — это в 17,5 раз быстрее. Работа этой группы направлена на поиск способов ускорения МРТ-сканирования и повышения доступности самих сканирований. Возможность быстрее выполнять рабочие нагрузки по обучению поможет группе совершенствовать модели, которые извлекают больше информации из МРТ-снимков, помогая врачам в постановке диагнозов.
Создавая миры, которые никто раньше не видел
От научных открытий — к мирам, которые мы никогда раньше не видели. Будучи предпочтительным поставщиком вычислительных услуг, решений и рабочих станций для DreamWorks Animation, Lenovo поддерживает художников и технических специалистов студии с помощью рабочих станций ThinkStation и инфраструктуры ThinkSystem на базе жидкостного охлаждения Neptune®. Благодаря Lenovo TruScale компания DreamWorks может адаптировать мощности к меняющимся творческим и производственным потребностям, помогая обеспечивать сложные процессы рендеринга и производства своих фильмов, позволяя художникам сосредоточиться на повествовании.
Делая больше, чем считалось возможным ранее
Это лишь некоторые из ведущих организаций по всему миру, с которыми сотрудничает Lenovo. Вместе мы развертываем высококлассную инфраструктуру HPC и ИИ, которая дает ученым возможность исследовать вопросы, на которые они раньше не могли ответить, а творческим людям — рассказывать новые истории.
Открытия — это не только функция вычислительной мощности. Предоставляя профессионалам из разных дисциплин инструменты, необходимые для продвижения их передовых работ, Lenovo ускоряет путь от вопроса к ответу.
Об авторе:
Мартин В. Хигл — исполнительный директор по портфелю серверов и корпоративным решениям ИИ и HPC в Lenovo. Увлеченный созданием будущего, он определяет стратегическое направление и управление линейками серверных продуктов Lenovo, а также курирует глобальную стратегию и реализацию корпоративных решений в области ИИ и HPC. Мартин руководит командами, специализирующимися на управлении продуктами, архитектуре решений, инжиниринге и оптимизации производительности, помогая клиентам ускорять рабочие нагрузки ИИ и HPC с помощью инновационных технологий, таких как прямое водяное охлаждение Lenovo Neptune®. Имея 20-летний опыт работы в сфере HPC, он стоял у истоков жидкостного охлаждения и развития экологичных суперкомпьютеров в масштабе. До прихода в Lenovo Мартин занимал руководящие должности в области HPC и государственного сектора в IBM. Он имеет степень в области бизнес-информатики и является автором патента США.
