La computadora más poderosa jamás construida en los Estados Unidos se instalará en el Laboratorio Nacional Argonne en 2021, el Departamento de Energía de EE. UU. e Intel anunciaron hoy. Aurora, la primera computadora a exaescala de los Estados Unidos, combinará una potencia de procesamiento sin precedentes con el creciente potencial de la inteligencia artificial para ayudar a resolver los desafíos científicos más importantes y complejos del mundo.

Como computadora a exaescala, Aurora será capaz de realizar un quintillón, o mil millones de millones, cálculos por segundo, 50 veces más rápido que las supercomputadoras más potentes de la actualidad. Pero el impacto del sistema va más allá de un procesamiento de datos más rápido y más amplio a las nuevas fronteras de la investigación científica, sobrealimentar enfoques modernos de inteligencia artificial para encontrar nuevos tratamientos contra el cáncer, buscando materia oscura, mapeo del cerebro humano y otros avances masivos.

A la entrega, los investigadores podrán utilizar Aurora a través de las instalaciones informáticas de liderazgo en Argonne, un laboratorio del Departamento de Energía de EE. UU. operado por la Universidad de Chicago.

"La evolución de la computación a gran escala y el surgimiento de la inteligencia artificial como una herramienta eficaz están creando un potencial creciente para descubrimientos transformadores en muchos campos, incluyendo medicina, ingeniería y física, "dijo el presidente de la Universidad de Chicago, Robert J. Zimmer, el presidente de Argonne LLC, que opera el laboratorio del Departamento de Energía de EE. UU. "Llevar Aurora a Argonne proporcionará a los investigadores de aquí y de todo el mundo un recurso excepcional para la investigación científica y el desarrollo de tecnologías críticas del futuro".

"Existe un enorme beneficio científico para nuestra nación que proviene de colaboraciones como esta con el Departamento de Energía, Laboratorio Nacional Argonne, socios de la industria Intel y Cray, y nuestra estrecha asociación con la Universidad de Chicago, ", dijo el director del laboratorio nacional de Argonne, Paul Kearns." El sistema Aurora de Argonne está diseñado para la inteligencia artificial de próxima generación y acelerará el descubrimiento científico al combinar la informática de alto rendimiento y la inteligencia artificial para abordar problemas del mundo real, como mejorar la previsión meteorológica extrema, acelerar los tratamientos médicos, mapeo del cerebro humano, desarrollar nuevos materiales y comprender mejor el universo, y eso es solo el comienzo ".

Mapeando el cerebro, personalizar el tratamiento del cáncer

A través de proyectos de ciencia temprana diseñados para probar las capacidades futuras de Aurora, Investigadores de UChicago en ciencia de materiales, la cosmología y la neurobiología ya han comenzado a cuestionar los nuevos descubrimientos que hace posible esta máquina única.

"Aurora nos permitirá explorar nuevas fronteras en inteligencia artificial y aprendizaje automático, "dijo Narayanan" Bobby "Kasthuri, profesor asistente de neurobiología en la Universidad de Chicago e investigador en Argonne. "Esta será la primera vez que los científicos tengan una máquina lo suficientemente poderosa como para igualar el tipo de cálculos que puede hacer el cerebro".

La investigación de Kasthuri busca aplicar ingeniería inversa al cerebro de los mamíferos, utilizando microscopios potentes para fotografiar miles de millones de células y conexiones y supercomputadoras para reconstruir el intrincado cableado del cerebro. Con tal mapa, los científicos podrían hacer preguntas sobre cómo la estructura del cerebro impulsa el aprendizaje, comportamiento y enfermedad, generando nuevas terapias y conocimientos sobre la naturaleza de la humanidad. Pero un mapa completo de los millones de billones de conexiones estimados del cerebro humano sería nada menos que el conjunto de datos más grande en la historia de la humanidad. requiriendo computación de escala extrema para navegar.

"Con la ayuda de Aurora, Podré juntar millones de imágenes bidimensionales, reconstruir el cerebro en tres dimensiones para crear un mapa del cerebro humano, ", Dijo Kasthuri." Imagine las posibilidades de cambio de juego de un recurso donde los neurocientíficos de los EE. UU., y finalmente en todo el mundo, utilizar esas tecnologías e infraestructura ".

Las capacidades de inteligencia artificial de Aurora impulsarán un proyecto que aborde otro gran desafío biomédico, el desarrollo de más eficaz, tratamientos personalizados para el cáncer. El entorno de aprendizaje distribuido CANcer (VELA), una colaboración del DOE y el Instituto Nacional del Cáncer, estudiará la relación entre las vías moleculares clave, fármacos clínicos y preclínicos, y las respuestas de los pacientes para crear modelos predictivos que permitan tomar decisiones a nivel de paciente sobre la mejor terapia para cada cáncer individual.

El poder de exaescala de Aurora ayudará a los investigadores a probar rápidamente modelos complejos que involucran millones de variables, mientras que su optimización para la inteligencia artificial permite que el aprendizaje automático seleccione y perfeccione automáticamente las estrategias de mejor rendimiento.

"El equipo de CANDLE está emocionado de liberar toda la capacidad de Aurora para ayudar a la humanidad de formas imposibles antes, "dijo Rick Stevens, director asociado de laboratorio de informática, medio ambiente y ciencias de la vida en Argonne, profesor de informática en UChicago e investigador principal de CANDLE. "La quimioterapia ha estado disponible durante unos 75 años. Sin embargo, nunca hemos sido capaces de predecir con eficacia qué pacientes responderán. Idear formas de incorporar información molecular e información visual para construir modelos más predictivos ayudará a distinguir qué tumores responderán a un fármaco determinado y cuáles no. Con la computación a exaescala, tenemos la oportunidad de hacer eso, y eso cambiará la vida de millones de personas ".

Explorando espacios más grandes, de los átomos a los universos

Las supercomputadoras son especialmente adecuadas para ayudar a los científicos a explorar y simular enormes, entornos ricos en datos:desde procesos a nivel atómico hasta la historia de todo el universo. Salman Habib, el director de la División de Ciencias Computacionales de Argonne y miembro principal del Instituto Kavli de Física Cosmológica de la Universidad de Chicago, ha realizado algunas de las simulaciones más grandes del universo jamás realizadas en una supercomputadora. Con Aurora, podrá crear simulaciones aún más detalladas que guíen a los experimentadores hacia los mejores lugares para encontrar materia oscura, energía oscura y otros misterios del universo.

"Estos incluyen simulaciones muy realistas de la formación de estructuras en el universo que incluyen efectos gravitacionales y astrofísicos:cómo las muy suaves condiciones iniciales en el pasado lejano se transforman en las distribuciones de materia grumosa que vemos hoy". ", Dijo Habib." Algunas simulaciones que tomaron meses se realizarán en días, y más interesante, se harán posibles algunas simulaciones grandes y complejas que no podrían realizarse debido a limitaciones de memoria y rendimiento ".

Aurora también estimulará los esfuerzos para diseñar las tecnologías del mañana, localizar materiales con las propiedades necesarias para construir baterías más fuertes, paneles solares que convierten la luz en energía de manera más eficiente, y computadoras cuánticas. Los investigadores también podrán ejecutar modelos moleculares más detallados que nunca para comprender la estructura y función de las proteínas celulares. revelando nuevos objetivos terapéuticos e impulsando el desarrollo de fármacos precisos.

"Veo esto más como un avance cualitativo que solo un avance en el tiempo, "dijo Giulia Galli, el profesor de estructura electrónica y simulaciones de la familia Liew en el Instituto de Ingeniería Molecular y profesor de química en la Universidad de Chicago. "El verdadero avance vendrá mediante el cálculo de muchas propiedades de muchos materiales al mismo tiempo, de una manera que no podemos hacer hoy en día, y eso finalmente permitirá el diseño mediante computación, técnicas atomísticas ".

El contrato Aurora está valorado en más de $ 500 millones y el sistema será entregado al Laboratorio Nacional Argonne por Intel y el subcontratista Cray Computing en 2021.

"Elegimos el nombre Aurora porque abarca nuestro objetivo ambicioso de crear un sistema que, en cierto sentido, pueda iluminar el mundo, "Esto marca un punto de inflexión en la historia de la supercomputación", dijo Stevens, ya que la inteligencia artificial se integra en los sistemas informáticos tradicionales de alto rendimiento a la mayor escala conocida por el hombre ".