Texas Advanced Computing Center (TACC) vid University of Texas i Austin lanserade idag Frontera, den snabbaste superdatorn vid något universitet och det 5:e mest kraftfulla systemet i världen. TACC är också hem för Stampede2, den näst snabbaste superdatorn vid något amerikanskt universitet. Lanseringen av Frontera befäster UT Austin bland världens akademiska ledare i detta område.

Tillsammans med representanter från National Science Foundation (NSF) – som finansierade systemet med ett pris på 60 miljoner dollar – UT Austin, och teknikpartner Dell Technologies, Intel, Mellanox Technologies, DataDirect-nätverk, NVIDIA, IBM, CoolIT och Green Revolution Cooling, TACC invigde en ny era av akademisk superdatorer med en resurs som kommer att hjälpa landets främsta vetenskapsmän att utforska vetenskap i största skala och göra nästa generations upptäckter.

"Vetenskapliga utmaningar kräver datoranvändning och data i största och mest komplexa skala som möjligt. Det är vad Frontera handlar om, sa Jim Kurose, biträdande direktör för data- och informationsvetenskap och teknik vid NSF. "Fronteras datorkapacitet i ledarskapsklass kommer att stödja de mest beräkningsmässigt utmanande vetenskapstillämpningarna som amerikanska forskare arbetar med idag."

Frontera har stöttat vetenskapliga tillämpningar sedan juni och har redan gjort det möjligt för mer än tre dussin team att bedriva forskning om en rad ämnen från svarta håls fysik till klimatmodellering till läkemedelsdesign, använder simulering, dataanalys, och artificiell intelligens i en skala som tidigare inte varit möjlig.

Tillkännagav först i augusti 2018, Frontera byggdes i början av 2019, och fick plats nummer 5 på den två gånger årliga TOP500-listan i juni, uppnå 23,5 PetaFLOPS (23,5 tusen miljoner miljoner flyttalsoperationer per sekund) på LINPACK-riktmärket med hög prestanda, ett mått på systemets datorkraft.

Olexandr Isayev, en kemist från University of North Carolina, använde Frontera för att köra mer än tre miljoner atomkraftfältsberäkningar på mindre än 24 timmar – en stor bedrift inom kvantberäkningar med hög hastighet. Beräkningarna är en del av ett försök att träna ett artificiellt intelligenssystem som kan förutsäga de sannolika egenskaperna hos nya läkemedelsföreningar och identifiera föreningar med förmågan att rikta in sig på specifika celler.

"Det är en fantastisk maskin, speciellt för kvantmekaniska tillämpningar, " Sa Isayev. "Vi ser verkligen fram emot att köra storskaliga beräkningar som inte var möjliga tidigare."

Ganesh Balasubramanian, en biträdande professor i maskinteknik och mekanik vid Lehigh University, har använt Frontera för att studera dynamiken hos organiska fotovoltaiska material och modelltillverkningsförhållanden.

"Den blixthastighet med vilken Frontera utför beräkningar är mycket fördelaktig, sa Balasubramanian, som under den tidiga användarperioden upplevde fem gånger snabbare i sina simuleringar av solmaterialtillverkning. "Övergripande, hela takten i beräkningsforskningen kommer att ökas av Fronteras ankomst."

Manuela Campanelli, en astrofysiker vid Rochester Institute of Technology, har använt Frontera för att utföra de längsta simuleringarna någonsin av sammanslagning av neutronstjärnor, inklusive för händelsen 2017 som upptäcktes av Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), den Europabaserade Jungfrudetektorn, och 70 mark- och rymdbaserade observatorier.

"Frontera är ett fantastiskt system eftersom det ger oss ett väldigt stort antal datornoder som vi kan använda för att lösa mycket komplexa problem, ", sa Campanelli. "Dessa typer av resurser är inte tillgängliga på de flesta universitetsområden, så vi måste verkligen ha Frontera för att kunna göra den simulering vi gör."

Frontera består av Dell EMC PowerEdge-servrar med 8, 008 beräkningsnoder, som var och en innehåller två 2:a generationens Intel Xeon skalbara ("Cascade Lake")-processorer, totalt mer än 16, 000 processorer och nästan en halv miljon kärnor, ansluten av ett 200 gigabit per sekund HDR Mellanox InfiniBand höghastighetsnätverk.

Systemet innehåller innovativ flashlagring från DataDirect Networks och nya kylsystem från CoolIT, Cooltera, och Green Revolution Cooling (GRC), och använder flera nya teknologier i oöverträffad skala, inklusive kraftfulla, versioner med hög klockfrekvens av de senaste Intel Xeon-processorerna, Intel Deep Learning Boost, Intel Optane-minne, och flera typer av vätskekylning.

I Augusti, Frontera lade till två nya delsystem för att ge ytterligare prestanda och för att utforska alternativa beräkningsarkitekturer för framtiden. Ett 360 NVIDIA Quadro RTX 5000 GPU-system (grafisk processorenhet) nedsänkt i vätskehyllor utvecklade av GRC kommer att utforska mer effektiva sätt att kyla framtida system, samt utforska enkelprecisionsoptimerad datoranvändning. Ett IBM POWER9-värdat system med 448 NVIDIA V100 GPU:er kommer att ge ytterligare prestanda, och tillhandahåller den topppresterande GPU-arkitekturen med tät koppling till processorn och minnesundersystemen. Dessa ytterligare system kommer att påskynda artificiell intelligens, maskininlärning, och molekylär dynamikforskning för Frontera-forskare inom områden som sträcker sig från cancerbehandling till biofysik.

Under de kommande månaderna, Frontera kommer att integreras med molnleverantörerna Microsoft, Google, och Amazon för att ge forskare tillgång till framväxande datorteknik och långtidslagring.

Frontera kommer att verka i minst fem år och kommer att stödja hundratals forskningsprojekt och tusentals forskare inom nästan alla vetenskapsområden under sin livstid. Det förväntas ha stor inverkan på:

• Naturliga riskmodeller – förutsäga stormarnas bana och intensitet, och hjälpa till att designa infrastruktur som kan stå emot de största katastroferna;
• Genomik – inklusive precisionsjordbruk för att föda världens växande befolkning;
• Energiforskning – från fusion till solenergi till renare kol;
• Astrofysik – inklusive multi-budbärare astronomi och gravitationsvågmodellering; och,
• Materialvetenskap – med en kombination av modellering och djupinlärning för att påskynda utvecklingen av nya molekyler för medicin och teknik.

Projekt kommer att väljas ut genom en konkurrenskraftig ansökningsprocess och forskare kommer att behöva visa att de behöver en dator i Fronteras skala för att lösa sina problem.

Fakulteten vid Oden Institute for Computational Engineering and Sciences vid UT Austin leder Fronteras vetenskapliga applikationer och teknikteam i världsklass, med partners från California Institute of Technology, Cornell University, Georgia Tech University, Ohio State University, Princeton Universitet, Stanford University, Texas A&M University, University of Chicago, University of Utah, och University of California, Davis.

Frontera kommer att fungera som ett kraftfullt instrument för de största och mest beräkningskrävande användarna i landet, och en träningsplats för nästa generations forskare.

"Akademiska forskare har aldrig haft ett så kraftfullt verktyg för att lösa de problem som är viktiga för dem, " sa Dan Stanzione, TACC verkställande direktör. "Vi är stolta över att lansera Frontera – en ny, nationell resurs för vetenskap som kommer att driva framtidens upptäckter."