الحوسبة الكمومية
نظام Cerebras CS-1 المتكامل في جهاز لاسين سوبر كومبيوتر
أجرى Cerebras دراسة حالة جديدة بالتعاون مع مختبر لورنس ليفيرمور الوطني (LLNL) تفاصيل كيف تم دمج نظام Cerebras CS-1 في جهاز لاسين سوبر كومبيوتر لتمكين التقدم في محاكاة الاندماج النووي.
مختبر لورنس ليفيرمور الوطني هو منشأة بحثية فيدرالية في ليفيرمور، كاليفورنيا، ويتم تمويله في الغالب من قبل إدارة الأمن النووي الوطني التابعة لوزارة الطاقة الأمريكية (NNSA). وفقًا لمختبر لورنس ليفيرمور الوطني، مهمته هي تعزيز أمن الولايات المتحدة من خلال تطوير وتطبيق العلوم والتكنولوجيا والهندسة ذات المستوى العالمي.
يحتوي المختبر على منشأة الاشعال الوطنية (NIF)، والتي تقوم بأبحاث الاندماج النووي بأقوى ليزر في العالم. مع ذلك، فإن بعض العوائق الرئيسية تشمل تجارب الاحتجاز غير المتكافئة المكلفة والمستهلكة للوقت، لذلك يجرى المختبر تجارب محاكاة باستخدام حزمة برمجية متعددة الفيزياء تسمى HYDRA على جهاز لاسين سوبر كومبيوتر. يتم التحقق من صحة نماذج HYDRA من خلال البيانات الواقعية من NIF، مما يتيح للنماذج أن تكون أكثر دقة في التنبؤ بنتيجة التجارب الواقعية.
جزء من نماذج HYDRA يسمى CRETIN ويتضمن الديناميكا الذرية والإشعاع، ويتنبأ كيف سيتصرف الذر في ظل ظروف معينة، ويمكن أن تمثل CRETIN ما يصل إلى عشرات في المائة من الحمل الحاسوبي الإجمالي لبرنامج HYDRA.
من خلال استبدال CRETIN بنموذج الشبكة العصبية العميقة (DNN) أو CRETIN-surrogate، يمكن للباحثين في مختبر لورنس ليفيرمور الوطني تقليل الكثافة الحاسوبية.
نظام Cerebras CS-1
تم اختيار نظام Cerebras CS-1 من قبل مختبر لورنس ليفيرمور الوطني لأداء استدلال CRETIN-surrogate. تم دمج النظام مع جهاز لاسين سوبر كومبيوتر، واستغرق التركيب أقل من 20 ساعة. كما قام فنيو Cerebras بتثبيت “غلاف التبريد” وقضبان الدعم الميكانيكي والمعدات.
عمل مهندسو برمجيات التعلم الآلي مع زملاء مختبر لورنس ليفيرمور الوطني على كتابة واجهة برمجة تطبيقات C ++ تتيح لبرنامج HYDRA الاتصال بنموذج CRETIN-surrogate. يعتمد النموذج على محول تلقائي لضغط البيانات الإدخالية إلى تمثيلات أبعاد أقل، وتمت معالجتها بواسطة نموذج تنبؤي مبني على DJINN، وهو خوارزمية شبكة عصبية عميقة جديدة. يختار هذا الخوارزمية تلقائيًا هيكلًا مناسبًا للشبكة العصبية للبيانات المعطاة، ولا يتطلب من المستخدم ضبط الإعدادات يدويا.
نتائج الدراسة الحالة
أظهرت النتائج المبكرة أن الجمع بين نظام لاسين ونظام تسريع Cerebras هو كفء للغاية. من خلال توصيل نظام CS-1 بنظام InfiniBand في لاسين، يمكن تحقيق عرض نطاق ترددي يصل إلى 1.2 تيرابيت في الثانية إلى نظام CS-1.
بسبب ذاكرة SRAM البالغة 19 جيجابايت المرتبطة ب 400,000 نواة حاسوبية للذكاء الاصطناعي، يمكن لنظام CS-1 تشغيل العديد من مثيلات نموذج DNN المدمج في متوازي. من خلال الجمع بين عرض النطاق الترددي والقدرة الحاسوبية، يمكن لبرنامج HYDRA أداء الاستدلال على 18 مليون عينة كل ثانية.
كل هذا يعني أن مختبر لورنس ليفيرمور الوطني يمكنه الآن تشغيل تجارب كانت سابقًا غير قابلة للحساب بفضل نظام Cerebras، ويتطلب ذلك فقط دمجًا بسيطًا وفرعًا من التكلفة.
سيتركز البحث الآن على توجيه المحاكاة وتقديم رؤى حول المحاكاة أثناء تشغيلها، مما يتيح للمحققين مراقبة وتوقيف التشغيل إذا كانت المحاكاة لا تعمل بشكل جيد. ثم يصبح كل نتائج التشغيل جزءًا من مجموعة تدريب النموذج، بحيث يمكن تدريبه بشكل مستمر. يمكن إنشاء نموذج “التعلم النشط”، ويمكنه تحسين التشغيلات المستقبلية bằng اختيار المعلمات والشروط الحدودية الأولية للتجربة التالية.
