Крупнейшая в мире химическая компания BASF продемонстрировала, как квантовый алгоритм позволяет сделать то, чего не может традиционное моделирование — проверить ключевые свойства перспективного химического соединения FeNTA, с помощью которого можно удалять из городских сточных вод токсичные металлы, такие как железо.

Команда BASF смоделировала с помощью ускорителей NVIDIA 24-кубитный квантовый компьютер и продемонстрировала, как он может справиться с новыми задачами. Исследователи BASF полагаются в работе на облако NVIDIA DGX Cloud с ускорителями NVIDIA H100. Вдобавок они уже протестировали первые 60-кубитные симуляции на суперкомпьютере NVIDIA EOS. «Это самая масштабная симуляция квантового алгоритма, которую мы когда-либо запускали», — отметил Майкл Кун (Michael Kuehn) из BASF.

Изображения: NVIDIA

BASF выполняет моделирование посредством NVIDIA CUDA Quantum, открытой платформы для интеграции и программирования CPU, ускорителей вычислений (GPU) и квантовых компьютеров (QPU). Разработчик Давид Водола (Davide Vodola) охарактеризовал платформу как «очень гибкую и удобную в использовании, позволяющую создавать сложную симуляцию квантовой схемы из относительно простых строительных блоков <…> Без CUDA Quantum было бы невозможно запустить это моделирование», — сказал он. В дополнение к работе в области химии команда BASF разрабатывает варианты использования квантовых вычислений в машинном обучении, а также для оптимизации логистики и планирования.

Другие компании тоже используют CUDA Quantum в научных исследованиях. Например, в SUNY Stony Brook исследователи используют платформу в области физики высоких энергий для моделирования сложных взаимодействий субатомных частиц. «CUDA Quantum позволяет нам проводить квантовое моделирование, которое в противном случае было бы невозможно», — сказал Дмитрий Харзеев, профессор SUNY и научный сотрудник Брукхейвенской национальной лаборатории.

В свою очередь, Hewlett Packard Labs применяет суперкомпьютер Perlmutter для крупнейших симуляций в области квантовой химии, которую обычными инструментами реализовать очень сложно. «По мере прогресса в практическом применении квантовых компьютеров классическое HPC-моделирование станет ключевым для создания прототипов новых квантовых алгоритмов, — говорит Кирк Брезникер (Kirk Bresniker), главный архитектор Hewlett Packard Labs. — Моделирование и обучение на основе квантовых данных являются перспективными путями использования потенциала квантовых вычислений».

Израильский стартап Classiq, чей новый подход к написанию квантовых программ использует более 400 университетов, объявил о создании вместе с NVIDIA исследовательского центра в Тель-Авивском медицинском центре Сураски. Здесь будут обучать экспертов в области естественных наук написанию квантовых программ, которые помогут в диагностике заболеваний и создании новых лекарств. Classiq создал ПО для проектирования, которое автоматизирует низкоуровневые задачи, позволяя разработчикам не вникать в детали функционирования квантового компьютера. Сейчас его софт интегрируют с CUDA Quantum.

Швейцарская Terra Quantum разрабатывает гибридные квантовые приложения для науки о жизни, энергетики и финансов, которые будут работать на CUDA Quantum. Поддержку платформы своим QPU обеспечила и компания IQM из Финляндии. Также известно, что несколько компаний, включая Oxford Quantum Circuits, будут использовать суперчипы NVIDIA Grace Hopper для обеспечения своих гибридных квантовых разработок.

Компания Quantum Machines объявила, что Израильский национальный квантовый центр в Тель-Авиве станет первым местом развёртывания NVIDIA DGX Quantum на базе Grace Hopper. Центр будет использовать DGX Quantum в работе квантовых компьютеров от Quantware, ORCA Computing и других компаний. Кроме того, qBraid из Чикаго (США) применяет Grace Hopper в работе над созданием квантового облачного сервиса, а Fermioniq из Амстердама (Нидерланды) — в разработке новых алгоритмов.

Стартап Lonestar Data Holdings, развивающий идею строительства дата-центров на Луне, по сообщению ресурса Datacenter Dynamics, получил на развитие дополнительно более $800 тыс. Деньги поступили как от существующих, так и от новых инвесторов. По задумке Lonestar, лунный ЦОД обеспечит периферийные вычисления для будущих космических миссий, а также работу сервисов резервного копирования и аварийного восстановления данных.

В марте нынешнего года Lonestar объявила о привлечении $5 млн от Scout Ventures, Seldor Capital, 2 Future Holding, The Veteran Fund, Irongate Capital, Atypical Ventures и KittyHawk Ventures. После этого компания рассчитывала получить ещё $500 тыс., но в итоге удалось собрать даже больше — $825 тыс. Деньги будут направлены на дальнейшее развитие и ускорение практической реализации проекта. «Клиенты и инвесторы поддерживают нашу концепцию обеспечения безопасности критически важных данных на Луне», — сказал Крис Стотт (Chris Stott), генеральный директор Lonestar.

Источник изображения: Intuitive Machines

Изначально предполагалось, что Lonestar отправит микро-ЦОД на естественный спутник нашей планеты в 2022 году, но реализация миссии затянулась. Позднее стартап сообщил, что запустит аппарат во II квартале 2023-го, но и эти сроки выдержать не удалось. Как теперь говорится, старт должен состояться в ноябре нынешнего года. После этого на Луну будет отправлен второй посадочный модуль с накопителем вместимостью 8 Тбайт. Lonestar сотрудничает с компанией Intuitive Machines, которая отвечает за выполнение коммерческих лунных программ.

Американская компания Cloudflare, предоставляющая услуги CDN, по сообщению Datacenter Dynamics, будет использовать ускорители NVIDIA в своей глобальной edge-сети для обработки ресурсоёмких нагрузок ИИ, в частности, больших языковых моделей (LLM). Как отмечает ресурс NetworkWorld, инициатива носит название Workers AI. Заказчики смогут получать доступ к мощностям устройств NVIDIA для реализации своих ИИ-проектов.

Cloudflare также задействует коммутаторы NVIDIA Ethernet и полный набор софта NVIDIA для инференса, включая TensorRT-LLM и Triton Inference. Поначалу не планируется поддержка пользовательских ИИ-моделей: клиентам будет предоставляться доступ только к Meta✴ Llama 2 7B и M2m100-1.2, OpenAI Whisper, Hugging Face Distilbert-sst-2-int8, Microsoft Resnet-50 и Baai bge-base-en-v1.5. В будущем этот перечень планируется расширять.

О моделях ускорителей, которые возьмёт на вооружение Cloudflare, ничего не говорится. Но отмечается, что к концу 2023 года решения NVIDIA будут внедрены более чем в 100 городах, а в течение 2024-го они появятся почти во всех зонах присутствия Cloudflare. Глобальная edge-сеть компании использует ЦОД более чем в 300 городах по всему миру.

Источник изображения: NVIDIA

Ещё одной новой инициативой Cloudflare в области ИИ является Vectorize — векторная база данных. Она поможет разработчикам создавать приложения на основе ИИ полностью на платформе Cloudflare. Говорится, что Vectorize получит интеграцию с Workers AI. Наконец, готовится AI Gateway — система оптимизации и управления производительностью, предназначенная для работы с ИИ-приложениями, развёрнутыми в сети Cloudflare.

Компания NVIDIA начала сотрудничество с канадской Xanadu Quantum Technologies для того, чтобы запустить крупномасштабную симуляцию квантовых вычислений на суперкомпьютере. Как сообщает Silicon Angle, исследователи используют новейший фреймворк PennyLane компании Xanadu и разработанное NVIDIA ПО cuQuantum для создания квантового симулятора.

PennyLane представляет собой фреймворк с открытым кодом, предназначенный для «гибридных квантовых вычислений», а инструменты cuQuantum для разработки программного обеспечения позволяют организовать симулятор квантовых вычислений, используя высокопроизводительные кластеры ускорителей. Вычислительных ресурсов действительно требуется немало, поскольку для воспроизведения работы квантовой модели из около 30 кубитов потребовалось 256 ускорителей NVIDIA A100 в составе суперкомпьютера Perlmutter.

Источник изображения: geralt/pixabay.com

Как заявляют в Xanadu, комбинация PennyLane и cuQuantum позволяет значительно увеличить число симулированных кубитов — ранее подобных возможностей просто не было. Тесты cuQuantum с одним ускорителем показали повышение производительности симуляции на порядок. Уже к концу текущего года учёные рассчитывают масштабировать технологию до 1 тыс. узлов с использованием 4 тыс. ускорителей, что позволит создать симуляцию более 40 кубитов.

Источник изображения: Xanadu

Учёные утверждают, что крупными симуляциями в результате смогут пользоваться даже стажёры. Всего планируется реализация не менее шести проектов с использованием соответствующей технологии для изучения физики высоких энергий, систем машинного обучения, развития материаловедения и химии. Xanadu уже сейчас работает с Rolls-Royce над разработкой квантовых алгоритмов, позволяющих создавать более эффективные двигатели, а также с Volkswagen Group над проектами по созданию эффективных аккумуляторов.

Молодая компания Axelera AI B.V. сообщила о начале поставок платформы Metis AI, разработанной специально для ускорения ИИ-задач на периферии. Стартап, основанный в 2021 году, получил финансирование на сумму более $50 млн. Чип Axelera основан на открытой архитектуре RISC-V. В базовом варианте платформа Metis AI обеспечивает производительность до 39,3 TOPS. Увеличив тактовую частоту, быстродействие можно довести до 48,16 TOPS.

Изделие предлагается в различных вариантах исполнения, включая карты расширения PCIe (FHHL), модули М.2 2280 и полноценные системы для задач машинного зрения. В частности, карты PCIe AI Edge доступны в версиях с одним и несколькими чипами с общей производительностью до 856 TOPS. Утверждается, что платформа Metis AI обладает высокой энергетической эффективностью — это важно при организации ИИ-вычислений на периферии.

Источник изображений: Axelera AI B.V.

Изделия Metis AI используют чипы Axelera Metis AIPU, содержащие четыре ядра для in-memory вычислений. Объём SRAM-кеша L1 составляет 16 Мбайт, кеша L2 — 32 Мбайт. Диапазон рабочих температур простирается от -40 до +85 °C. Гарантирована совместимость с Ubuntu 20.04/22.04 и Yocto. Разработчикам доступен набор инструментов Voyager SDK и фирменный компилятор TVM, который включает в себя средства оптимизации.

Модуль Axelera M.2 в формате 2280 наделён 512 Мбайт памяти LPDDR4x и одним чипом Axelera Metis AIPU. Энергоэффективность достигает 15 TOPS в расчёте на 1 Вт. Задействовано пассивное охлаждение; интерфейс подключения — PCIe 3.0 х4. Цена составляет €150.

В свою очередь, карты Axelera PCIe AI Edge доступны в версиях с одним (+1 Гбайт набортной RAM) и четырьмя чипами Axelera Metis AIPU: в первом случае быстродействие достигает 214 TOPS (INT8), во втором — 856 TOPS. Устройства выполнены в виде однослотовых карт с интерфейсом PCIe 3.0 х4 и PCIe 3.0 х16. Применена система активного охлаждения с вентилятором. Цена составляет около €200 и €500 соответственно.

Американский телеком-оператор Verizon представил необычное трейлерное решение — как сообщает пресс-служба компании, мини-ЦОД на колёсах, получивший название Mobile Onsite Network-as-a-Service (NaaS), обеспечивает создание частной мобильной сети 4G/5G, связанные периферийные вычисления (MEC), поддержку SD-WAN, а также соединение со спутниками.

Высокая скорость подключения и низкий уровень задержки в зоне работы трейлера позволяет применять оборудование в разных сферах, обеспечивая высокий уровень конфиденциальности и безопасности. Контейнер занимает площадь всего около 1 м². Управление сетью и вычислениями может осуществляться локально.

Источник изображения: Verizon

Впервые Mobile Onsite NaaS был задействован в кампусе Lockheed Martin в Колорадо (США). По данным телеком-оператора, готовое к эксплуатации решение удалось развернуть на месте всего за несколько часов, примерно за то же время завершилось тестирование спутникового подключения. Похожий прототип компания представила ещё в 2021 — проект THOR с похожей функциональностью создавался в качестве выездного командного центра для военных и базировался на шасси Ford.

Новое решение найдёт применение в сегменте коммунальных услуг, сельском хозяйстве, производстве, для организации медийных мероприятий и в других отраслях, где потребуется использование частных 5G-сетей и поддержка периферийных вычислений — включая работу по заказу структур, ответственных за обеспечение безопасности. Это обойдётся гораздо дешевле, чем установка стационарного оборудования. Ещё одна сфера применения — в качестве мобильной лаборатории (Mobile Lab as a Service) для выездного тестирования и отладки сотовых технологий.

Компания NVIDIA в партнёрстве с Quantum Machines анонсировала DGX Quantum — первую систему, объединяющую GPU и квантовые вычисления. Решение использует новую открытую программную платформу CUDA Quantum. Утверждается, что система предоставляет революционно архитектуру для исследователей, работающими с гибридными вычислениями с низкой задержкой.

NVIDIA DGX Quantum объединяет средства ускоренных вычислений на базе Grace Hopper (Arm-процессор + ускоритель H100), модели программирования с открытым исходным кодом CUDA Quantum и передовую квантовую управляющую платформу Quantum Machines OPX+. Такая комбинация позволяет создавать ресурсоёмкие приложения, сочетающие квантовые вычисления с современными классическими вычислениями. При этом в числе прочего обеспечивается работа гибридных алгоритмов и коррекция ошибок.

Источник изображения: NVIDIA

Представленное решение предполагает соединение Grace Hopper и Quantum Machines OPX+ посредством интерфейса PCIe. Это обеспечивает задержку менее микросекунды между ускорителем и блоками квантовой обработки (QPU). Отмечается, что OPX+ — это универсальная система квантового управления. Таким образом, можно максимизировать производительность QPU и предоставить разработчикам новые возможности при использовании квантовых алгоритмов. Системы Grace Hopper и OPX+ можно масштабировать в соответствии с потребностями — от QPU с несколькими кубитами до суперкомпьютера с квантовым ускорением.

Источник изображения: NVIDIA

О намерении интегрировать CUDA Quantum в свои платформы уже заявили компании по производству квантового оборудования Anyon Systems, Atom Computing, IonQ, ORCA Computing, Oxford Quantum Circuits и QuEra, разработчики ПО Agnostiq и QMware, а также некоторые суперкомпьютерные центры.

Помимо новых GPU с архитектурой Ada компания NVIDIA на конференции GTC 2022 анонсировала множество новинок и не последней из них стала новая периферийная платформа IGX, призванная вывести «умную» промышленность на новый уровень. Главный упор в IGX сделан на обеспечении повышенной безопасности, причём как информационной, так и физической.

Использовать совместный труд роботов в промышленности пытаются уже давно, но до недавних пор такие решения были нестандартными и весьма дорогостоящими. IGX призвана обеспечить безопасность, стандартизацию и высокий уровень производительности, достаточный для современной робототехники.

Сердцем платформы IGX являются высокоинтегрированные модули серии Jetson AGX Orin, сочетающие в себе достаточно мощный процессор общего назначения, GPU-ускоритель, ускорители ИИ, машинного зрения, а также отдельный сопроцессор sMCU, отвечающий за обеспечение безопасности в проактивном режиме. Последний работает в комплексе с новыми программными расширениями, легко интегрируемыми в большинство коммерческих ОС благодаря сопутствующему программному стеку NVIDIA AI Enterprise.

NVIDIA IGX. Здесь и далее источник изображений: NVIDIA

Что касается проактивной защиты, то, к примеру, получив сигнал с видеокамер о том, что человек приближается к «зоне ответственности» роботов, система автоматически изменит траекторию движения последних, предупредит сотрудников, а также на основании полученных данных скорректирует поведение роботов в дальнейшем. Также с помощью технологии «цифровых двойников» можно будет провести симуляцию, дабы заранее выяснить возможные точки потенциально опасных столкновений машин и людей.

NVIDIA IGX сделает подобные сценарии безопасными

Производительность центрального модуля IGX составляет 275 Топс в режиме INT8. Обеспечение сетевых возможностей возложено на плечи современного сетевого адаптера ConnectX-7, гарантирующего прецизионные тайминги, позволяющие использовать платформу не только в промышленности, но и в медицине, где вопросы безопасности и точности жизненно важны.

Естественно, индустрия нового поколения не может обойтись без унифицированных средств управления и обеспечения кибербезопасности. Весь комплекс решений на базе новой платформы IGX может развёртываться и управляться с единой консоли с помощью облачной системы NVIDIA Fleet Command. За безопасность при этом отвечает выделенный контроллер. На более высоком уровне за интеграцию новой платформы в единую экосистему отвечает фреймворк NVIDIA Metropolis, с помощью которого можно создавать по-настоящему крупномасштабные комплексы, включая целые «умные города».

Программно-аппаратный состав новой платформы

Отдельного упоминания заслуживает то, что новая платформа NVIDIA IGX избрана в качестве основы разработчиками медицинских систем, в частности, цифровой и робо-хирургии, такими как Activ Surgical, Moon Surgical и Proximie. Это стало возможным как благодаря аппаратным свойствам платформы, таким как низкая латентность и гарантированное время отклика, так и сочетанию фреймворков MONAI и Clara Holoscan.

Первый позволяет обучать специфические ИИ-модели на основании массивов медицинских данных. Эти модели затем могут интегрироваться с помощью Clara Holoscan SDK в реальные системы ультразвукового сканирования, эндоскопии или робохирургии. Помимо встроенных средств ускорения IGX, Clara Holoscan поддерживает и внешние ускорители NVIDIA RTX A6000, а технология Rivermax обеспечит передачу видеоданных для робота-хирурга на скорости 100 Гбит/с прямо в набортную память GPU.

Комплекты разработчика IGX Orin будут доступны заказчикам в начале следующего года. Уже достигнуты соглашения с производителями встраиваемого оборудования ADLINK, Advantech, Dedicated Computing, Kontron, Leadtek, MBX, Onyx, Portwell, Prodrive Technologies и YUAN; уже испытывает новинку в деле Siemens. Также NVIDIA сотрудничает с Canonical, Red Hat и SUSE в целях обеспечения долговременной поддержки платформы, срок которой составит не менее 10 лет.

Периферийные вычисления подразумевают работу достаточно мощных серверов в нестандартных условиях. Казалось бы, 400 километров — не такое уж большое расстояние. Но если это высота орбиты космической станции, то более «периферийное» место найти будет сложно. А ведь если человечество планирует и далее осваивать космос, оно неизбежно столкнётся и с проблемами, свойственными космическим ЦОД.

Первый космический суперкомпьютер, как его окрестили создатели из HPE, появился в 2017 году и успешно проработал на орбите 615 дней. Инженеры учли выявленные особенности работы такой системы на орбите и в прошлом году отправили на МКС Spaceborne-2 (SBC-2), который стал вдвое производительнее предшественника.

HPE Spaceborne-1

Хотя SBC-2 по земным меркам и невелик и состоит всего из двух вычислительных узлов (HPE Edgeline EL4000 и HPE ProLiant DL360 Gen10, совокупно чуть более 2 Тфлопс), это самая мощная компьютерная система, когда-либо работавшая в космосе. К тому же, это единственная космическая вычислительная система, оснащённая ИИ-ускорителем NVIDIA T4.

HPE Spaceborne-2 (Изображения: HPE)

Теперь же HPE сообщает, что эта машина меньше чем за год помогла в проведении 24 важных научных экспериментов. Всё благодаря достаточно высокой производительности. Одним из первых стал стал анализ генов — обработка данных непосредственно на орбите позволила снизить объём передаваемой информации с 1,8 Гбайт до 92 Кбайт. Но это далеко не единственный результат.

Так, ИИ-ускорители были задействованы для визуального анализа микроскопических повреждений скафандров, используемых для выхода в открытый космос. Они же помогли в обработке данных наблюдения за крупными погодными изменениями и природными катаклизмами. Также был проведён анализ поведения металлических частиц при 3D-печати в невесомости, проверена возможность работы 5G-сетей космических условиях, ускорены расчёты требуемых объёмов топлива для кораблей и т.д.

Ряд проблем ещё предстоит решить: в частности, в условиях повышенной космической радиации существенно быстрее выходят из строя SSD, что естественно для технологии, основанной на «ловушках заряда». По всей видимости, для дальнего космоса целесообразнее будет использовать накопители на базе иной энергонезависимой памяти. Впрочем, при освоении Луны или Марса полагаться на земные ЦОД тоже будет трудно, а значит, достаточно мощные вычислительные ресурсы придётся везти с собой.

«Зелёная» экономика, переход на которую стремится осуществить всё больше стран, требует радикального сокращения вредного воздействия техносферы на окружающую среду. Один из эффективных способов достижения этой задачи связан с включением в полезный оборот побочных продуктов экономической деятельности. В случае дата-центров таким продуктом является тепло.

Великобритания, Дания и другие страны направляют тепло от ЦОД в отопительные системы домов, а Норвегия обогревает им омаровые фермы и планирует обязать дата-центры отдавать «мусорное» тепло на общественные нужды. Французская компания Qarnot решила посмотреть на эту задачу под другим углом, разработав в 2017 г. концепцию электрообогревателя для жилых и офисных помещений на процессорах AMD и Intel.

Изображение: Qarnot (via DataCenterDynamics)

В 2018 г. Qarnot продолжила изыскания и выпустила криптообогреватель QC-1. А недавно она порадовала своих заказчиков следующим поколением отопительных устройств QB, которое создано в сотрудничестве с ITRenew. Новые модули используют OCP-серверы, которые ранее работали в дата-центрах гиперскейлеров. Оснащённые водяным охлаждением, они обогревают помещения пользователей и обеспечивают дополнительные мощности для периферийных облачных вычислений.

Система отводит 96% тепла, производимого кластером серверов, которое попадает в систему циркуляции воды. IT-часть состоит из процессоров AMD EPYC/Ryzen или Intel Xeon E5 в составе OCP-платформ Leopard, Tioga Pass или Capri с показателем PUE, который, по словам разработчиков, стремится к 1,0. При этом вся система практически бесшумная, поскольку вентиляторы отсутствуют.

В компании заявляют, что с февраля уже развёрнуто 12 000 ядер, и планируется довести их число до 100 000 в течении 2022 года. Среди предыдущих заказчиков систем отопления Qarnot числятся жилищные проекты во Франции и Финляндии, а также банк BNP и клиенты, занимающиеся цифровой обработкой изображений.

По словам технического директора Qarnot Клемента Пеллегрини (Clement Pellegrini), QB приносит двойную пользу экологии, используя не только «мусорное» тепло, но и оборудование, которое обычно утилизируется. У ITRenew уже есть очень похожий совместный проект с Blockheating по обогреву теплиц такими же б/у серверами гиперскейлеров.