上周在英偉達(dá)GTC大會(huì)上，英偉達(dá)超大規(guī)模和HPC副總裁Ian Buck與美國能源部（DOE）科學(xué)副部長(zhǎng)Dario Gil之間的一場(chǎng)爐邊談話，聚焦于HPC社區(qū)熟悉的一個(gè)主題：先進(jìn)計(jì)算與科學(xué)發(fā)現(xiàn)的融合。對(duì)話強(qiáng)調(diào)了DOE的 Genesis（創(chuàng)世紀(jì)）計(jì)劃的下一階段，因?yàn)樵摬块T開始將其AI for Science議程轉(zhuǎn)化為團(tuán)隊(duì)、系統(tǒng)和資助的研究項(xiàng)目。

Genesis于去年11月通過行政命令啟動(dòng)，是一項(xiàng)旨在改變美國科學(xué)進(jìn)行方式的國家級(jí)倡議。

"我們尋求做的是用先進(jìn)計(jì)算革命科學(xué)和工程實(shí)踐。我們尋求將高性能計(jì)算、AI超級(jí)計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算機(jī)結(jié)合到一個(gè)統(tǒng)一平臺(tái)中來加速科學(xué)和工程。這是一個(gè)令人難以置信的激動(dòng)時(shí)刻，"Gil告訴Buck。

領(lǐng)導(dǎo)該倡議的Gil將Genesis描述為既是一個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，也是一個(gè)協(xié)調(diào)努力，以解決一組明確的國家級(jí)挑戰(zhàn)。DOE已經(jīng)確定了跨越能源、發(fā)現(xiàn)科學(xué)和國家安全的26項(xiàng)挑戰(zhàn)。例子包括加速商業(yè)聚變的路徑、降低核能的成本和時(shí)間表，以及推進(jìn)生物技術(shù)和材料科學(xué)。

Buck在DOE現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)設(shè)施的背景下描述了這些挑戰(zhàn)，其中許多問題已經(jīng)在大規(guī)模上被探索："我最近訪問了阿貢國家實(shí)驗(yàn)室，有機(jī)會(huì)看到APS和光源，以及它們?nèi)绾闻c世界上一些最大的超級(jí)計(jì)算機(jī)相連�，F(xiàn)在，隨著AI的出現(xiàn)，我們擁有模擬和AI可以幫助解決其中一些問題，"Buck說。"你在這些實(shí)驗(yàn)室有一些充滿激情的科學(xué)家，他們正在研究國家面臨的一些重大挑戰(zhàn)。"

Genesis使命不是將AI視為一個(gè)獨(dú)立領(lǐng)域，而是直接將其置于科學(xué)工作流中。目標(biāo)不僅僅是擴(kuò)展模型，而是改變實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方式、模擬的運(yùn)行方式以及數(shù)據(jù)的解釋方式。

Gil以聚變研究為例。經(jīng)過數(shù)十年的實(shí)驗(yàn)工作和高度精確的模擬代碼的開發(fā)，研究人員現(xiàn)在使用AI智能體模型來大幅提高模擬速度。Gil表示，這些方法可以將某些工作流加速幾個(gè)數(shù)量級(jí)，縮短模擬和實(shí)驗(yàn)之間的時(shí)間。

Genesis使命圍繞這種模式構(gòu)建，AI系統(tǒng)被層疊在長(zhǎng)期投資的數(shù)據(jù)、儀器和模擬之上。Gil將蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的歷史描述為另一個(gè)案例研究。在AlphaFold等系統(tǒng)之前很久，國家實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)設(shè)施和學(xué)術(shù)研究產(chǎn)生了使大規(guī)模預(yù)測(cè)成為可能的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集。這對(duì)Genesis的啟示是，在其他領(lǐng)域也存在類似機(jī)會(huì)，從高能物理到材料發(fā)現(xiàn)。目標(biāo)是在數(shù)十個(gè)領(lǐng)域復(fù)制這一軌跡。

Genesis的成功將意味著不僅產(chǎn)生一個(gè)突破，而是許多突破。實(shí)際上，這可能轉(zhuǎn)化為在未來幾年從現(xiàn)有科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施中涌現(xiàn)出數(shù)十項(xiàng)AI驅(qū)動(dòng)的進(jìn)步。

"其他地方呢，我們有所有這些數(shù)據(jù)集，所有這些精美的科學(xué)儀器，以及圍繞它們的所有這些社區(qū)？我們?nèi)绾蝿?dòng)員它們不僅有一個(gè)AlphaFold的故事，而是在幾年后，我們會(huì)擁有50、100、200個(gè)故事，一個(gè)接一個(gè)，一個(gè)領(lǐng)域接一個(gè)領(lǐng)域，"Gil說。"我們會(huì)說，這就是顯微鏡的意義，這就是高能物理的意義，這就是宇宙學(xué)的意義，這就是聚變的意義，等等。我們將實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。"

為了支持這一目標(biāo)，DOE正在將其在大規(guī)模設(shè)施中的傳統(tǒng)作用與一種新的合作模式相結(jié)合。Genesis的結(jié)構(gòu)旨在鼓勵(lì)國家實(shí)驗(yàn)室、產(chǎn)業(yè)界和大學(xué)之間的合作，特別是在項(xiàng)目進(jìn)入后期階段時(shí)。英偉達(dá)是這項(xiàng)工作的早期合作伙伴之一。該公司正與DOE和其他合作者部署新的專注于AI的系統(tǒng)，包括阿貢國家實(shí)驗(yàn)室的大型GPU集群。這些系統(tǒng)旨在為Genesis工作負(fù)載提供計(jì)算骨干，并使先進(jìn)AI基礎(chǔ)設(shè)施可被科學(xué)社區(qū)使用。

Gil強(qiáng)調(diào)，速度是當(dāng)務(wù)之急。一周前，DOE宣布了最初的2.93億美元資金，以支持第一波項(xiàng)目。團(tuán)隊(duì)將從較小的探索性工作開始，然后擴(kuò)展到更大的、多機(jī)構(gòu)項(xiàng)目。時(shí)間表是激進(jìn)的，早期團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì)在今年夏天投入運(yùn)營。

除了基礎(chǔ)設(shè)施和資金，Gil還強(qiáng)調(diào)人才發(fā)展是一個(gè)核心組成部分。Genesis使命包括計(jì)劃培訓(xùn)數(shù)以萬計(jì)的科學(xué)家和工程師掌握AI驅(qū)動(dòng)的研究方法。物理學(xué)家、化學(xué)家和生物學(xué)家將能夠?qū)I整合到他們的現(xiàn)有學(xué)科中，增強(qiáng)領(lǐng)域?qū)ｉL(zhǎng)而不是取代它。

在構(gòu)建統(tǒng)一科學(xué)計(jì)算平臺(tái)的努力中，Genesis使命還將量子計(jì)算作為一個(gè)新興組件包括在內(nèi)。長(zhǎng)期愿景是緊密集成的系統(tǒng)，結(jié)合經(jīng)典HPC、AI加速器和量子處理器。這些混合架構(gòu)預(yù)計(jì)將在化學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮作用。Gil提到，量子糾錯(cuò)和硬件穩(wěn)定性的最新進(jìn)展是該領(lǐng)域正朝著實(shí)用系統(tǒng)發(fā)展的跡象。他說，下一個(gè)里程碑將是能夠解決科學(xué)相關(guān)問題的糾錯(cuò)量子機(jī)器的開發(fā)，可能在未來幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)。

對(duì)于HPC社區(qū)而言，Genesis使命代表了一個(gè)熟悉模式的延續(xù)，即大規(guī)模計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施被用于解決國家一些最關(guān)鍵的科學(xué)和工程挑戰(zhàn)。將Genesis定義為國家級(jí)努力，而不僅僅是DOE的計(jì)劃。期望是，其成功將取決于現(xiàn)有生態(tài)系統(tǒng)——包括實(shí)驗(yàn)室、大學(xué)和產(chǎn)業(yè)界——能夠在多大程度上圍繞共同目標(biāo)進(jìn)行協(xié)調(diào)。如果該模式奏效，它可能重新定義美國大規(guī)�？茖W(xué)的進(jìn)行方式，AI成為科學(xué)方法的核心部分。

"這是利用計(jì)算革命和AI改變我們領(lǐng)域?qū)嵺`的旗艦國家級(jí)科學(xué)和工程倡議，構(gòu)建一個(gè)加速發(fā)現(xiàn)的平臺(tái)，"Gil說。"這僅僅是個(gè)開始。但我們必須啟動(dòng)這些團(tuán)隊(duì)，參與進(jìn)來，讓Genesis使命成為你自己的使命。這不僅僅是DOE的故事。這是整個(gè)國家的故事，一個(gè)阿波羅時(shí)刻。"