نظام Cerebras CS-1 المتكامل في جهاز لاسين سوبر كومبيوتر

أجريت دراسة حالة جديدة من قبل Cerebras (CBRS ) بالشراكة مع مختبر لورنس ليفيرمور الوطني (LLNL) توضح كيف تم دمج نظام Cerebras CS-1 في جهاز لاسين سوبر كومبيوتر التابع لمختبر لورنس ليفيرمور الوطني لتمكين التقدم في محاكاة الاندماج النووي.

مختبر لورنس ليفيرمور الوطني هو منشأة بحثية فيدرالية في ليفيرمور، كاليفورنيا، ويتم تمويله في الغالب من قبل إدارة الطاقة الأمريكية الإدارة الوطنية للأمن النووي (NNSA). وفقًا لمختبر لورنس ليفيرمور الوطني، فإن مهمته هي تعزيز أمن الولايات المتحدة من خلال تطوير وتطبيق العلوم والتكنولوجيا والهندسة من الدرجة العالمية.

يحتوي المختبر على منشأة الاشعاع الوطنية (NIF)، التي تجري أبحاث الاندماج النووي باستخدام أقوى ليزر في العالم. ومع ذلك، فإن بعض العوائق الرئيسية تشمل تجارب احتجاز غير فعالة وباهظة الثمن، لذلك يتم تشغيل تجارب محاكاة على جهاز لاسين سوبر كومبيوتر باستخدام حزمة برمجية متعددة الفيزياء تسمى HYDRA. يتم التحقق من صحة نماذج HYDRA من خلال البيانات الواقعية من NIF، مما يسمح للنماذج بالتنبؤ بدقة أكبر بنتيجة التجارب الواقعية.

جزء من نماذج HYDRA هو الديناميكا الذرية والإشعاع، ويسمى هذا الجزء CRETIN. يتوقع كيف سيتصرف الذر في ظل ظروف معينة، ويمكن أن تمثل CRETIN ما يصل إلى عشرات النسبة المئوية من الحمل الحاسوبي الإجمالي لبرنامج HYDRA.

من خلال استبدال CRETIN بنموذج شبكة عصبية глубокая (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” والسكك الحديدية الداعمة والمعدات.

عمل مهندسو البرمجيات في مجال التعلم الآلي مع زملائهم في مختبر لورنس ليفيرمور الوطني على كتابة واجهة برمجة تطبيقات C ++ تتيح لبرنامج HYDRA استدعاء نموذج CRETIN-surrogate. يعتمد النموذج على محول تلقائي لضغط البيانات الإدخالية إلى تمثيلات أقل بعدًا، وتمت معالجتها بواسطة نموذج تنبؤي تم بناؤه باستخدام DJINN، وهو خوارزمية شبكة عصبية глубокая جديدة. يختار هذا الخوارزمية تلقائيًا هيكلًا مناسبًا للشبكة العصبية للبيانات المعطاة، ولا يتطلب من المستخدم ضبط الإعدادات يدويًا.

نتائج دراسة الحالة

أظهرت النتائج المبكرة أن دمج نظام لاسين مع معزز Cerebras كان فعالًا للغاية. من خلال توصيل نظام CS-1 بشبكة InfiniBand في لاسين، يمكن تحقيق عرض نطاق ترددي يبلغ 1.2 تيرابيت في الثانية إلى نظام CS-1.

بسبب 19 جيجابايت من ذاكرة SRAM المتوافقة مع 400,000 نواة حاسوبية للذكاء الاصطناعي، كان نظام CS-1 قادرًا على تشغيل العديد من مثيلات نموذج DNN المضغوط نسبيًا بالتوازي. من خلال مزيج من عرض النطاق الترددي والقدرة الحاسوبية، كان برنامج HYDRA قادرًا على أداء الاستدلال على 18 مليون عينة كل ثانية.

كل هذا يعني أن مختبر لورنس ليفيرمور الوطني يمكنه الآن تشغيل تجارب كانت سابقًا غير قابلة للحل حاسوبياً بنظام Cerebras، ويتطلب ذلك فقط دمجًا بسيطًا وفرعًا من التكلفة.

سيتركز البحث الآن على توجيه المحاكاة وتوفير رؤية في المحاكاة أثناء تشغيلها، مما يسمح للباحثين بمراقبة وتوقف التشغيل إذا لم تكن المحاكاة تعمل بشكل جيد. ثم تصبح نتائج كل تشغيل جزءًا من مجموعة تدريب النموذج، بحيث يمكن تدريبه بشكل مستمر. يمكن إنشاء نموذج “التعلم النشط”، ويمكنه تحسين التشغيلات المستقبلية bằng اختيار المعاملات والشروط الحدودية الأولية للتجربة التالية.