Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne Ra mắt Dịch vụ suy luận AI quy mô lớn cho Khoa học Mở

Cuộc đua xây dựng các mô hình AI lớn hơn đã chiếm ưu thế trong các tiêu đề trong nhiều năm, nhưng một trong những thách thức lớn nhất trong tính toán khoa học vẫn còn chưa được giải quyết: làm thế nào các nhà nghiên cứu có thể sử dụng các hệ thống AI tiên tiến ở quy mô lớn mà không cần xây dựng cơ sở hạ tầng tốn kém của riêng họ.

Đó là vấn đề mà Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne đang cố gắng giải quyết với việc ra mắt dịch vụ suy luận AI quy mô lớn đầu tiên được thiết kế đặc biệt cho khoa học mở.

Dịch vụ mới, được phát triển thông qua Cơ sở hạ tầng tính toán lãnh đạo Argonne (ALCF), cung cấp cho các nhà nghiên cứu quyền truy cập vào các mô hình ngôn ngữ lớn, mô hình nền tảng khoa học và hệ thống tầm nhìn máy tính chạy trực tiếp trên cơ sở hạ tầng tính toán hiệu suất cao của Argonne. Thay vì đào tạo các mô hình của riêng họ hoặc quản lý các cụm phần cứng chuyên dụng, các nhà khoa học có thể tận dụng nền tảng suy luận chia sẻ được tối ưu hóa cho các luồng công việc nghiên cứu quy mô lớn.

Tại sao suy luận AI lại quan trọng đối với Khoa học

Phần lớn cuộc trò chuyện về AI tập trung vào việc đào tạo mô hình, nhưng suy luận là nơi các hệ thống AI trở nên hữu ích trong thực tế. Suy luận AI là giai đoạn mà các mô hình đã được đào tạo phân tích dữ liệu, tạo ra dự đoán, diễn giải kết quả hoặc hỗ trợ ra quyết định trong thời gian thực.

Đối với nghiên cứu khoa học, suy luận có thể tăng tốc đáng kể tốc độ thí nghiệm. Các tập dữ liệu lớn từ các máy gia tốc hạt, kính thiên văn, thí nghiệm hợp hạch, dự án genomics và mô phỏng phân tử thường làm cho các đường ống phân tích truyền thống bị quá tải. Các hệ thống suy luận AI có thể nhanh chóng diễn giải các tập dữ liệu này, giúp các nhà nghiên cứu xác định các mẫu hoặc bất thường mà nếu không sẽ mất vài tuần hoặc vài tháng để phát hiện.

Dịch vụ mới của Argonne nhằm mục đích loại bỏ một nút thắt chính bằng cách làm cho các khả năng suy luận tiên tiến trở nên có thể tiếp cận được như một tài nguyên tập trung chứ không yêu cầu mỗi tổ chức phải triển khai chồng AI của riêng họ.

Michael Papka, giám đốc của ALCF, mô tả sáng kiến này là một bước chuyển hướng từ việc cung cấp quyền tính toán thô sang cung cấp các dịch vụ khoa học được kích hoạt bởi AI.

Cơ sở hạ tầng AI Quốc gia cho Nghiên cứu

Dịch vụ suy luận này gắn liền chặt chẽ với Sứ mệnh Genesis của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, một sáng kiến quốc gia tập trung vào việc tăng tốc khám phá khoa học thông qua cơ sở hạ tầng được thúc đẩy bởi AI. Sứ mệnh này nhằm kết nối các siêu máy tính, thiết bị khoa học và các tập dữ liệu lớn vào một hệ sinh thái AI thống nhất có khả năng hỗ trợ nghiên cứu thế hệ tiếp theo.

Hệ thống của Argonne đã hỗ trợ các nhà nghiên cứu từ nhiều phòng thí nghiệm của DOE, bao gồm Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven, Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley, Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge và Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos. Tầm nhìn rộng hơn là tạo ra một nền tảng nghiên cứu quốc gia liên kết, nơi các công cụ AI, dữ liệu thí nghiệm và tài nguyên siêu máy tính có thể hoạt động cùng nhau một cách liền mạch.

Điều này đặc biệt quan trọng khi công việc AI khoa học ngày càng liên quan đến các luồng công việc có tính đại lý, nơi các mô hình tương tác lặp lại với các hệ thống mô phỏng, cơ sở dữ liệu và công cụ phân tích. Các luồng công việc này có thể tạo ra sự tiêu thụ token và chi phí tính toán khổng lồ khi chạy trên các nền tảng AI thương mại. Cơ sở hạ tầng của Argonne được thiết kế để hỗ trợ các luồng công việc này nội bộ cho các ứng dụng khoa học.

Công nghệ đằng sau Nền tảng

Dịch vụ này cung cấp quyền truy cập vào nhiều họ mô hình, bao gồm mô hình Gemma của Google, họ mô hình LLaMA của Meta và các hệ thống GPT-OSS của OpenAI, cùng với các mô hình nền tảng khoa học chuyên ngành và các hệ thống được phát triển nội bộ như AuroraGPT.

AuroraGPT đặc biệt đáng chú ý vì nó đại diện cho tham vọng rộng lớn hơn của Argonne trong việc xây dựng các hệ thống AI được đào tạo cụ thể trên văn bản khoa học, tập dữ liệu và đầu vào nghiên cứu đa phương tiện. Dự án đã khám phá các kiến trúc cực kỳ lớn được tối ưu hóa cho lý luận khoa học và môi trường tính toán hiệu suất cao.

Cơ sở hạ tầng bản thân chạy trên các hệ thống ALCF chuyên dụng như Sophia và Metis, với kế hoạch mở rộng trong tương lai lên các hệ thống được cung cấp bởi NVIDIA có tên Tara và Minerva.

Beyond Chatbots: Các Ứng dụng Khoa học Thực sự

Trong khi thảo luận công khai về AI thường xoay quanh các trợ lý trò chuyện, thì trọng tâm của Argonne lại tập trung vào việc tăng tốc nghiên cứu.

Trong nghiên cứu năng lượng hợp hạch, các mô hình suy luận có thể theo dõi hành vi plasma trong thời gian thực và có khả năng dự đoán các sự gián đoạn trước khi chúng xảy ra. Trong thiên văn học và vật lý hạt, các hệ thống AI có thể phân tích các luồng dữ liệu khổng lồ từ kính thiên văn hoặc máy gia tốc để xác định các sự kiện hiếm gặp một cách hiệu quả hơn. Trong hóa học và khoa học vật liệu, các hệ thống suy luận có thể phối hợp các mô phỏng phân tử phức tạp và tự động hóa các luồng công việc tính toán quy mô lớn.

Một ví dụ được Argonne nhấn mạnh là ChemGraph, một khuôn khổ được thúc đẩy bởi AI nhằm đơn giản hóa các luồng công việc mô phỏng phân tử. Hệ thống này sử dụng các tương tác gọi công cụ AI lặp lại để phối hợp mô phỏng, phân tích dữ liệu và thí nghiệm lặp lại trong một luồng công việc được kết nối hơn.

Sự ngụ ý rộng hơn là tính toán khoa học đang phát triển từ các công việc siêu máy tính riêng lẻ sang các môi trường nghiên cứu được hỗ trợ bởi AI một cách liên tục.

Vai trò ngày càng tăng của Argonne trong Cơ sở hạ tầng AI

Được thành lập vào năm 1946, Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne đã lâu được coi là một trong những cơ sở nghiên cứu khoa học quan trọng nhất của Hoa Kỳ, đặc biệt là trong tính toán hiệu suất cao, hệ thống năng lượng, khoa học vật liệu và nghiên cứu hạt nhân. Phòng thí nghiệm hoạt động dưới sự quản lý của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ và đã đóng vai trò trung tâm trong nhiều thế hệ sáng kiến siêu máy tính của Mỹ.

Trong những năm gần đây, Argonne đã trở nên ngày càng có ảnh hưởng trong việc phát triển AI cho khoa học thông qua các dự án liên quan đến tính toán exascale và các mô hình nền tảng khoa học lớn. Chính ALCF đã sở hữu một số hệ thống tính toán tiên tiến nhất của quốc gia, bao gồm Aurora, một trong những siêu máy tính nhanh nhất thế giới.

Việc ra mắt dịch vụ suy luận phản ánh một sự chuyển đổi lớn đang diễn ra trên cả lĩnh vực học thuật và doanh nghiệp: chuyển từ các mô hình AI độc lập sang các nền tảng cơ sở hạ tầng AI tích hợp có khả năng hỗ trợ các công việc suy luận quy mô lớn và liên tục.

Đối với nghiên cứu khoa học, sự chuyển đổi này có thể làm giảm đáng kể khoảng thời gian giữa việc tạo ra dữ liệu thô và việc khám phá có ý nghĩa.