Аргонська національна лабораторія модернізувала джерело рентгенівського випромінювання APS та поєднує його з провідними суперкомп’ютерами США, що дозволить автоматизувати та прискорити наукові відкриття завдяки обробці великих обсягів даних у реальному часі.
NVIDIA
Модернізований Advanced Photon Source (APS), що працює під егідою Міністерства енергетики США, тепер випромінює рентгенівські промені в 500 разів яскравіше, ніж раніше. Така потужність дозволяє науковцям досліджувати матеріали з безпрецедентною точністю, але водночас — генерувати надзвичайно великі обсяги даних. “Ми повинні фіксувати явища, що швидко змінюються, та коригувати експерименти в режимі реального часу, а не через години,” — пояснює Ніколас Шварц, провідний комп’ютерний науковець APS.
Для обробки цих даних лабораторія інтегрує APS із суперкомп’ютерами Polaris, Perlmutter і Frontier, які належать до найпотужніших у світі. Ці обчислювальні ресурси працюють у рамках концепції “Інтегрованої дослідницької інфраструктури” (Integrated Research Infrastructure, IRI) — підходу, що об’єднує експериментальні платформи, обчислювальні потужності та дані в єдиний потік наукового процесу. У рамках цієї ініціативи в Argonne створено екосистему Nexus, яка забезпечує інтеграцію інструментів обробки даних із експериментальними установками.
Ключову роль у цьому процесі відіграє платформа Globus, яка автоматизує передачу даних та розподілені обчислення між об’єктами. Вона вже застосовується у рентгенівській кореляційній спектроскопії (XPCS), де дозволяє відстежувати зміни матеріалів на нанорівні в реальному часі. “Ця система забезпечує безперебійне з’єднання між джерелами даних і обчислювальними центрами, дозволяючи експериментаторам миттєво отримувати результати,” — зазначає Томас Урам, керівник напрямку обробки даних в ALCF.
Усі ці зусилля спрямовані на створення “розумних інструментів”, що поєднують штучний інтелект, експериментальне обладнання та суперобчислення в єдиний потік наукового відкриття. Polaris вже виконує цю роль, а новий екзафлопс-комп’ютер Aurora, здатний здійснювати мільярд мільярдів операцій щосекунди, розширить ці можливості. В майбутньому APS та подібні установки зможуть не лише проводити дослідження, але й миттєво їх аналізувати — відкриваючи шлях до відкриттів нового рівня складності.
Підтримане програмою ASCR Міністерства енергетики, це партнерство поєднує лідерство в галузі обчислень та рентгенівської науки. Результатом стане не лише прискорення темпів досліджень, а й фундаментальні прориви в матеріалознавстві, біології, хімії, геофізиці та фізиці. “Інтеграція експериментів і обчислень в реальному часі змінить саму суть наукового методу,” — підсумовує Урам.