美國(guó)明年年初將迎來(lái)一臺(tái)新的超級(jí)計(jì)算機(jī)Perlmutter，算力可達(dá)100PFLOPS, 該設(shè)備以2011年諾獎(jiǎng)得主Saul Perlmutter命名，專攻數(shù)據(jù)模擬和分析。以現(xiàn)在的Top 500超算榜單來(lái)看，算力位居第五。

美國(guó)國(guó)家能源研究科學(xué)計(jì)算中心（NERSC）有望于2020年迎來(lái)新的超級(jí)計(jì)算機(jī)Perlmutter的問(wèn)世。這臺(tái)超算算力將達(dá)到100FLOPS。來(lái)自卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的Zachary Ulissi將成為是最早使用該設(shè)備的人員之一。

新超算的名字“Perlmutter”是為了紀(jì)念加州大學(xué)伯克利分校物理學(xué)教授Saul Perlmutter，他是2011年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主之一。Perlmutter博士也擔(dān)任伯克利數(shù)據(jù)科學(xué)研究所主任，是國(guó)際超新星宇宙學(xué)項(xiàng)目的領(lǐng)軍人物之一。多年來(lái)，Perlmutter一直是NERSC的用戶，他的諾獎(jiǎng)研究成果也是在NERSC的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行的。

2011年諾貝爾物理獎(jiǎng)得主之一DavidPerlmutter，這臺(tái)新超算將以他的名字命名

“當(dāng)這臺(tái)機(jī)器明年問(wèn)世之時(shí)，將成為全美最大的開放科學(xué)運(yùn)算工具之一，”CMU化學(xué)工程助理教授Ulissi說(shuō)。“在我們的日常工作中，經(jīng)常需要訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)算法和高通量算力，過(guò)去，由于計(jì)算資源有限，這些機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)一般需要在不同的地方共同完成。Perlmutter超算的問(wèn)世將極大促進(jìn)數(shù)據(jù)生成和機(jī)器學(xué)習(xí)模型的開發(fā)，使我們能夠更快地計(jì)算出更多的模型迭代結(jié)果。“

據(jù)NERSC稱，Perlmutter是第一個(gè)旨在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析和模擬的超級(jí)計(jì)算系統(tǒng)。該設(shè)備的第一批用戶探索Perlmutter功能的應(yīng)用主要是面向以下三方面：通過(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)GPU架構(gòu)和其他尖端設(shè)備模擬復(fù)雜的物理現(xiàn)象，運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析，探索深度學(xué)習(xí)解決方案。

Ulissi的研究團(tuán)隊(duì)將利用Perlmutter超算更強(qiáng)大的計(jì)算能力來(lái)加速尋找新材料，作為可再生能源化學(xué)品的活性催化劑。他的研究項(xiàng)目被列入NERSC早期科學(xué)和應(yīng)用，因此，團(tuán)隊(duì)將與NERSC的高性能計(jì)算技術(shù)專家合作，為這臺(tái)新超算開發(fā)和調(diào)試基于GPU加速的機(jī)器學(xué)習(xí)方法。此項(xiàng)目的成果將用于向未來(lái)用戶展示新超算的影響力，并驗(yàn)證其是否可以按照其目標(biāo)性能運(yùn)行。

“我們每天都會(huì)進(jìn)行數(shù)百次昂貴的計(jì)算過(guò)程，以尋找更有效的催化劑，更有效地分解水，生產(chǎn)可再生的氫氣，直接將二氧化碳廢氣轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的化學(xué)品生產(chǎn)原料，提高氫燃料電池汽車的效率等。”Ulissi說(shuō)。“所有這些技術(shù)在目前日益電氣化的化學(xué)經(jīng)濟(jì)體系內(nèi)都非常重要。”

利用目前的計(jì)算技術(shù)，分析每種催化劑需要相當(dāng)多的時(shí)間和金錢，以便為燃料電池提供更高的效率和容量。借助Perlmutter等超級(jí)計(jì)算技術(shù)，Ulissi及其團(tuán)隊(duì)將能夠更快地執(zhí)行更多這些計(jì)算，使他們能夠開發(fā)出更接近零排放運(yùn)輸部門的技術(shù)。

Perlmutter超算是一個(gè)異構(gòu)系統(tǒng)，包括僅使用CPU和僅使用GPU的加速節(jié)點(diǎn)，計(jì)算性能是NERSC當(dāng)前平臺(tái)Cori的3倍以上。Perlmutter包括一系列創(chuàng)新，旨在滿足NERSC用戶群的各種計(jì)算和數(shù)據(jù)分析需求。

新系統(tǒng)的硬件和軟件都促進(jìn)了計(jì)算性能的提升，包括使用新的Cray公司的系統(tǒng)互聯(lián)模式Slingshot，該模式專為以數(shù)據(jù)為中心的計(jì)算而設(shè)計(jì)。Slingshot兼容以太網(wǎng)，采用先進(jìn)的自適應(yīng)路由，首創(chuàng)擁塞數(shù)據(jù)控制和先進(jìn)的服務(wù)質(zhì)量，可提高超級(jí)計(jì)算和AI應(yīng)用程序任務(wù)的效率，提升工作流程中的系統(tǒng)利用率和性能，可擴(kuò)展性更高。

NERSC現(xiàn)有的超算Cori

系統(tǒng)還將采用全新Tensor Core技術(shù)的英偉達(dá) GPU，配備直接水冷方案，并將成為NERSC使用的首款采用全閃存文件系統(tǒng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)。由Cray開發(fā)以加速輸入輸出速度，30 PB的Lustre文件系統(tǒng)將以超過(guò)4TB/秒的速度傳輸數(shù)據(jù)。

該超算將位于伯克利實(shí)驗(yàn)室的Wang Hall，目前NERSC的超級(jí)計(jì)算機(jī)Cori就坐落于此。

Cori是隸屬于美國(guó)能源部科學(xué)辦公室（SC）的高性能計(jì)算設(shè)備，每年為7000多名科學(xué)家和700個(gè)項(xiàng)目提供支持。Perlmutter超算的建造代表了該機(jī)構(gòu)對(duì)前沿尖端科學(xué)的支持，未來(lái)致力于開發(fā)新能源、提高能效、發(fā)現(xiàn)新材料，分析科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備生成的大量數(shù)據(jù)集等計(jì)算任務(wù)。