ژاپن نخستین ابررایانه مقیاس زتا جهان را می سازد

ژاپن با رونمایی از پروژه‌ی عظیم FugakuNEXT گام بزرگی برای بازگشت به صدر دنیای ابررایانه‌ها برداشته است.

به گزارش تکناک، این سامانه‌ی پیشرفته قرار است نسل جدید ابررایانه‌های هوش مصنوعی و محاسبات علمی را به سطحی فراتر از Exascale رسانده و برای نخستین‌بار وارد قلمروی Zetta-Scale شود.

مراسم معرفی این پروژه در ۲۲ آگوست در توکیو برگزار شد و حاصل همکاری گسترده میان موسسه‌ی RIKEN، شرکت Fujitsu و برای اولین‌بار Nvidia است. هدف این همکاری، ساخت سکویی ملی برای پژوهش‌های علمی و صنعتی در دهه‌ی آینده و تثبیت جایگاه ژاپن به‌عنوان رهبر جهانی در عرصه‌ی HPC و AI اعلام شده است.

ابررایانه‌ی Fugaku که در سال ۲۰۲۰ راه‌اندازی شد، دو سال متوالی عنوان سریع‌ترین سیستم محاسباتی جهان را به خود اختصاص داد و در دوران همه‌گیری کووید-۱۹ نقشی حیاتی در شبیه‌سازی‌ها و حمایت از تحقیقات ایفا کرد. هرچند این سامانه اکنون در رتبه‌ی هفتم جهان قرار دارد، ژاپن نگاه خود را به آینده معطوف کرده است. بر اساس برنامه‌ریزی، FugakuNEXT با بودجه‌ای بیش از ۱۱۰ میلیارد ین (معادل ۷۴۰ میلیون دلار) تا سال ۲۰۳۰ در پردیس RIKEN در کوبه راه‌اندازی خواهد شد. این پروژه ادامه‌دهنده‌ی مسیر افتخارآمیز ابررایانه‌های پرچمدار ژاپن مانند Earth Simulator در سال ۲۰۰۲ و K computer در سال ۲۰۱۱ محسوب می‌شود.

به نقل از تامزهاردور، تفاوت اصلی FugakuNEXT با نسل‌های گذشته، استفاده‌ی گسترده از GPU به‌عنوان هسته‌ی طراحی است. پردازنده‌های جدید MONAKA-X توسط Fujitsu توسعه خواهند یافت و Nvidia علاوه بر تأمین GPU، در طراحی گذرگاه ارتباطی پرسرعت NVLink Fusion نیز مشارکت خواهد داشت. این معماری نوین به‌گونه‌ای طراحی شده که هم برای شبیه‌سازی‌های علمی و هم برای کاربردهای پیشرفته‌ی هوش مصنوعی کارآمد باشد. RIKEN تأکید کرده است این نخستین پرچمدار ژاپنی است که GPU را به‌عنوان رکن اصلی معماری به‌کار می‌گیرد و این نشان‌دهنده‌ی روند جهانی همگرایی HPC و AI است.

اهداف در نظر گرفته‌شده برای FugakuNEXT بسیار بلندپروازانه‌اند: پنج برابر شدن توان سخت‌افزاری نسبت به Fugaku و بیست برابر شدن کارایی نرم‌افزار و الگوریتم‌ها با استفاده از تکنیک‌هایی مانند محاسبات با دقت ترکیبی و شبکه‌های عصبی مبتنی بر قوانین فیزیک. مجموع این پیشرفت‌ها قرار است کارایی واقعی سامانه را نسبت به نسل کنونی تا صد برابر افزایش دهد.

براساس برآوردها، این ابررایانه به توان پردازشی حدود ۶۰۰ ExaFLOPS در حالت FP8 Sparse خواهد رسید و این امر می‌تواند آن را به نخستین سیستم Zetta-Scale جهان تبدیل کند. نکته‌ی مهم‌تر این است که این جهش عظیم در همان محدوده‌ی مصرف انرژی Fugaku یعنی ۴۰ مگاوات تحقق خواهد یافت؛ موضوعی که بهره‌وری انرژی را به اصلی‌ترین ستون پروژه بدل کرده است.

FugakuNEXT تنها یک ارتقای فنی نیست، بلکه بستری یکپارچه برای تحقق مفهوم «هوش مصنوعی در خدمت علم» به شمار می‌رود. این ابررایانه قرار است مراحل مختلف پژوهشی از تولید فرضیه تا شبیه‌سازی و اعتبارسنجی نتایج را خودکار کند و روند کشف علمی را در حوزه‌هایی همچون مدل‌سازی اقلیمی، توسعه‌ی دارو، مدیریت بحران‌های طبیعی و تولیدات پیشرفته به‌طور چشمگیری تسریع بخشد.

در این میان، نقش Nvidia بسیار کلیدی خواهد بود. تمام پشته‌ی نرم‌افزاری این شرکت از جمله CUDA-X برای شبیه‌سازی کوانتومی و علوم داده، TensorRT برای استنتاج و NeMo برای آموزش مدل‌های زبانی بزرگ، در FugakuNEXT ادغام می‌شود. این موضوع نشان می‌دهد که هوش مصنوعی بیش از هر زمان دیگری به ابزاری محوری در تحقیقات علمی بدل شده است.

دولت ژاپن این پروژه را یک سرمایه‌گذاری راهبردی می‌داند. به گفته‌ی ساتوشی ماتسوئوکا، مدیر مرکز علوم محاسباتی RIKEN، همکاری با Nvidia «حرکتی استراتژیک» است که نه‌تنها توانمندی‌های داخلی ژاپن را تقویت می‌کند بلکه می‌تواند به گسترش جهانی پردازنده‌های ژاپنی منجر شود.

با وجود هزینه‌ی سنگین بیش از سه‌چهارم میلیارد دلاری، اهداف FugakuNEXT به‌مراتب فراترند: پیشگامی در ادغام HPC و AI در مقیاسی بی‌سابقه، تبدیل شدن به سکوی ملی برای پژوهش و صنعت، و تثبیت جایگاه ژاپن به‌عنوان بازیگری کلیدی در عصر Zetta-Scale. در صورت موفقیت، این پروژه نه‌تنها جانشین Fugaku خواهد شد بلکه می‌تواند نقش ابررایانه‌های ملی در شکل‌دهی آینده‌ی علم و جامعه را از نو تعریف کند.