Det amerikanska energidepartementets Oak Ridge National Laboratory presenterade idag Summit som världens mest kraftfulla och smartaste vetenskapliga superdator.

Med en topprestanda på 200, 000 biljoner beräkningar per sekund — eller 200 petaflops, Summit kommer att bli åtta gånger mer kraftfullt än ORNL:s tidigare topprankade system, Titan. För vissa vetenskapliga tillämpningar, Summit kommer också att kunna mer än tre miljarder miljarder blandade precisionsberäkningar per sekund, eller 3.3 exaops. Summit kommer att ge en aldrig tidigare skådad datorkraft för forskning inom energi, avancerat material och artificiell intelligens (AI), bland andra domäner, möjliggör vetenskapliga upptäckter som tidigare var opraktiska eller omöjliga.

"Dagens lansering av toppdatorn Summit visar styrkan i amerikanskt ledarskap inom vetenskaplig innovation och teknikutveckling. Det kommer att få en djupgående inverkan på energiforskning, vetenskaplig upptäckt, ekonomisk konkurrenskraft och nationell säkerhet, "sade energisekreterare Rick Perry." Jag är verkligen upphetsad över toppmötets potential, när det flyttar nationen ett steg närmare målet att leverera ett exascale superdatorsystem till 2021. Summit kommer att ge forskare möjlighet att ta itu med en rad nya utmaningar, påskynda upptäckten, stimulera innovation och framför allt, gynna det amerikanska folket. "

IBM AC922 -systemet består av 4, 608 beräkningsservrar, var och en innehåller två 22-kärniga IBM Power9-processorer och sex NVIDIA Tesla V100-grafikprocessorer, sammankopplad med dual-rail Mellanox EDR 100Gb/s InfiniBand. Summit har också mer än 10 petabyte minne parat med snabba, vägar med hög bandbredd för effektiv datarörelse. Kombinationen av banbrytande hårdvara och robusta datasubsystem markerar en utveckling av hybrid-CPU-GPU-arkitekturen som framgångsrikt föregicks av 27-petaflops Titan 2012.

ORNL-forskare har tagit reda på hur man utnyttjar kraften och intelligensen i Summits toppmoderna arkitektur för att framgångsrikt köra världens första exascale vetenskapliga beräkning. Ett team av forskare under ledning av ORNL:s Dan Jacobson och Wayne Joubert har utnyttjat maskinens intelligens för att köra en 1.88 exaops jämförande genomikberäkning som är relevant för forskning inom bioenergi och människors hälsa. Beräkningen av blandad precision exaops gav identiska resultat till mer tidskrävande 64-bitars beräkningar som tidigare körts på Titan.

"Från dess uppkomst för 75 år sedan, ORNL har en historia och kultur för att lösa stora och svåra problem med nationellt omfång och påverkan, "ORNL -chef Thomas Zacharia sa." ORNL -forskare var bland de vetenskapliga team som uppnådde de första gigaflopsberäkningarna 1988, de första teraflopsberäkningarna 1998, de första petaflops -beräkningarna 2008 och nu de första exaops -beräkningarna 2018. Den banbrytande forskningen inom ORNL -forskare och ingenjörer har spelat en avgörande roll i vår nations historia och fortsätter att forma vår framtid. Vi ser fram emot att välkomna det vetenskapliga användarsamhället till Summit när vi bedriver ytterligare 75 års ledarskap inom vetenskap. "

Förutom vetenskaplig modellering och simulering, Summit erbjuder oöverträffade möjligheter för integration av AI och vetenskaplig upptäckt, göra det möjligt för forskare att tillämpa tekniker som maskininlärning och djupinlärning på problem i människors hälsa, högenergifysik, materialfynd och andra områden. Summit tillåter DOE och ORNL att svara på initiativet Artificiell intelligens för Vita huset.

"Summit tar accelererad databehandling till nästa nivå, med mer datorkraft, mer minne, ett enormt högpresterande filsystem och snabba datavägar för att binda ihop allt. Det betyder att forskare kommer att kunna få mer exakta resultat snabbare, "sa Jeff Nichols, ORNL associerad laboratoriedirektör för databehandling och beräkningsvetenskap. "Summits AI-optimerade hårdvara ger också forskare en otrolig plattform för att analysera massiva datamängder och skapa intelligent programvara för att påskynda upptäcktstakten."

Summit flyttar nationen ett steg närmare målet att utveckla och leverera ett fullt kapabelt exascale datorekosystem för bred vetenskaplig användning år 2021.

Summit kommer att vara öppet för utvalda projekt i år medan ORNL och IBM arbetar genom godkännandeprocessen för maskinen. År 2019, huvuddelen av tillgången till IBM -systemet kommer att gå till forskargrupper utvalda genom DOE:s innovativa och nya beräkningsmässiga inverkan på teori och experiment, eller INCITE, program.

I väntan på toppmötets lansering, forskare har förberett applikationer för nästa generations arkitektur, med många redo att effektivt använda systemet på dag ett. Bland de tidiga vetenskapsprojekt som planeras att köras på toppmötet:

Astrofysik

Exploderande stjärnor, känd som supernovor, ge forskare ledtrådar relaterade till hur tunga element - inklusive guldet i smycken och järn i blod - såde universum.

Den mycket skalbara FLASH-koden modellerar denna process i flera skalor-från kärnkraftsnivån till storskalig hydrodynamik från en stjärnas sista ögonblick. På toppmötet, FLASH kommer att gå mycket längre än tidigare möjligt, simulera supernovascenarier flera tusen gånger längre och spåra cirka 12 gånger fler element än tidigare projekt.

"Det är minst hundra gånger mer beräkning än vi har kunnat göra på tidigare maskiner, "sa ORNL:s beräkningsastrofysiker Bronson Messer." Summitns stora storlek gör att vi kan göra modeller med mycket hög upplösning. "

Material

Utveckla nästa generations material, inklusive föreningar för energilagring, konvertering och produktion, beror på subatomisk förståelse av materialbeteende. QMCPACK, en quantum Monte Carlo -applikation, simulerar dessa interaktioner med hjälp av första principberäkningar.

Tills nu, forskare har bara kunnat simulera tiotals atomer på grund av QMCPACKs höga beräkningskostnad. Topp, dock, kan stödja material som består av hundratals atomer, ett hopp som hjälper till att leta efter en mer praktisk superledare - ett material som kan överföra elektricitet utan energiförlust.

"Toppmötet är stort, on-node minne är mycket viktigt för att öka komplexiteten i material och fysiska fenomen, "sa ORNL -personalforskaren Paul Kent." Dessutom, de mycket kraftfullare noder kommer verkligen att hjälpa oss att utöka intervallet för våra simuleringar. "

Cancerövervakning

En av nycklarna till att bekämpa cancer är att utveckla verktyg som automatiskt kan extrahera, analysera och sortera befintliga hälsodata för att avslöja tidigare dolda samband mellan sjukdomsfaktorer som gener, biologiska markörer och miljö. I kombination med ostrukturerade data som textbaserade rapporter och medicinska bilder, maskininlärningsalgoritmer skalade på toppmötet kommer att hjälpa medicinska forskare att få en övergripande bild av den amerikanska cancerpopulationen på en detaljnivå som vanligtvis endast erhålls för patienter med kliniska prövningar.

Detta cancerövervakningsprojekt är en del av CANcer Distributed Learning Environment, eller LJUS, ett gemensamt initiativ mellan DOE och National Cancer Institute.

"Väsentligen, vi tränar datorer för att läsa dokument och abstrakt information med stora datamängder, "ORNL -forskaren Gina Tourassi sa." Summit gör att vi kan utforska mycket mer komplexa modeller på ett tidseffektivt sätt så att vi kan identifiera de som är mest effektiva. "

Systembiologi

Att tillämpa maskininlärning och AI på genetiska och biomedicinska datamängder erbjuder potential att påskynda förståelsen för människors hälsa och sjukdomens resultat.

Med en blandning av AI -tekniker på Summit, forskare kommer att kunna identifiera mönster i funktionen, samarbete och utveckling av mänskliga proteiner och cellulära system. Dessa mönster kan tillsammans ge upphov till kliniska fenotyper, observerbara egenskaper hos sjukdomar som Alzheimers, hjärtsjukdom eller missbruk, och informera läkemedelsupptäcktsprocessen.

Genom ett strategiskt partnerskapsprojekt mellan ORNL och U.S. Department of Veterans Affairs, forskare kombinerar klinisk och genomisk data med maskininlärning och Summits avancerade arkitektur för att förstå de genetiska faktorer som bidrar till tillstånd som opioidberoende.

"Människors komplexitet som ett biologiskt system är otroligt, "sa ORNL -beräkningsbiologen Dan Jacobson." Summit möjliggör ett helt nytt område av vetenskap som helt enkelt inte var möjligt innan det kom. "