英偉達公布Isambard 3超級計算機，能效提升6倍，還将量子計算引入噴氣發動機

智東西

作者 | ZeR0

編輯 | 漠影

智東西5月22日報道，在國際超算大會（ISC）上，NVIDIA（英偉達）公布了一個搭載384顆NVIDIA Grace CPU超級晶片的

超級計算機Isambard 3

。這台超級計算機跻身世界三大最環保的非加速超級計算機之列，FP64峰值性能将達到約2.7 petaflops，功耗低于270千瓦。

面向量子計算，NVIDIA今日宣布兩項關鍵進展，包括與羅爾斯·羅伊斯、量子軟體公司Classiq宣布

量子計算在噴氣發動機計算流體動力學領域取得突破性進展

，以及宣布

計劃與德國于利希研究中心（FZJ）的于利希超算中心（JSC）聯合建立一座新的量子計算實驗室

。

一、Isambard 3超算：能效提升6倍，将用于氣候科學、醫學研究

Isambard 3超級計算機位于英國布裡斯托和巴斯科學園。作為英國GW4科研聯盟的一部分，該項目由布裡斯托大學、巴斯大學、卡迪夫大學和埃克塞特大學牽頭。Isambard 3在2024年春季投入使用後，布裡斯托大學預計注冊使用者數量将大幅超過目前的800人。

這台超級計算機将配備384顆基于Arm架構的NVIDIA Grace CPU超級晶片，用于推動醫學和科學研究，其性能和能效預計将達到Isambard 2的6倍，使其成為歐洲最節能的系統之一。

Isambard項目首席研究員、布裡斯托大學高性能計算教授Simon McIntosh-Smith評價其“媲美全球超級計算機500強中排名前50的超級計算機，将為科學家提供革命性的全新超級計算平台，以推進科研工作取得突破”。

包括Isambard 3在内，越來越多的超級計算機正在采用基于Arm架構的NVIDIA晶片。比如瑞士國家超算中心和美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室正在建造配備GPU的超級計算機。

由HPE建設的Isambard 3将助力歐洲科研界在人工智能、生命科學、醫學、天體實體學和生物技術方面取得突破。它将能夠建立風電場和聚變反應堆等超複雜結構的詳細模型，以幫助科研人員在清潔能源和綠色能源方面取得新進展。

由NVIDIA Grace驅動的系統将延續Isambard 2的分子機制模拟工作，以更好地了解帕金森病，并為骨質疏松症和COVID-19尋找新的治療方法。這些計算密集型應用受益于Grace超級晶片中提供的最高性能的核心、最高的記憶體帶寬和最優的單核記憶體容量。

二、采用NVIDIA量子計算平台，模拟全球最大計算流體力學量子電路

在ISC期間，NVIDIA、全球航空業的上司者羅爾斯·羅伊斯和量子軟體公司Classiq宣布了一項量子計算突破，旨在不斷提高噴氣發動機效率。

噴氣式發動機是地球上最複雜的裝置之一，其設計成本非常高昂，而且計算難度極大。羅爾斯·羅伊斯緻力于建造最先進的噴氣發動機，以更加可持續的航空裝置推動能源轉型。

當今量子計算機僅能支援隻有幾層的電路深度。羅爾斯·羅伊斯正使用GPU為量子未來做準備，計劃使用新的電路發揮量子在CFD中的優勢，同時使用經典和量子計算方法來模拟噴氣發動機設計的性能。羅爾斯·羅伊斯計算科學研究員Leigh Lapworth說，将經典和量子計算方法直接用于解決噴氣發動機的設計難題，會幫助羅爾斯·羅伊斯加快程序并進行更複雜的計算。

“NVIDIA的量子計算平台不僅為羅爾斯·羅伊斯提供了一條解決這些問題的潛在路徑，還加快了該公司研究和在未來開發更加高效的噴氣式發動機的速度。”NVIDIA超大規模和高性能計算副總裁Ian Buck談道。

通過采用NVIDIA的量子計算平台，兩家公司設計并模拟了世界上最大的計算流體力學（CFD）量子計算電路。該電路測量深度為1000萬層，有39個量子位。

羅爾斯·羅伊斯及其合作夥伴以色列公司Classiq先是使用Classiq的合成引擎設計了該電路，然後使用NVIDIA A100 Tensor Core GPU對其進行模拟，并采用NVIDIA cuQuantum軟體開發套件以保證量子計算流程的速度和規模。

NVIDIA提供了一個加快各學科量子研究和開發突破的統一計算平台。Grace Hopper超級晶片集NVIDIA Hopper架構GPU的性能與NVIDIA Grace CPU的多功能性于一身。高速、低延遲的NVIDIA NVLink-C2C互連技術優化了使用該超級晶片建構的經典系統與量子處理器或QPU的連接配接。Grace Hopper每個節點共有600GB快速通路記憶體，令量子生态系統能夠進一步擴大這些模拟的規模。

作為一座通往未來量子計算的“戰略性橋梁”，Grace Hopper驅動着全球首個将量子計算與最先進的經典計算相結合的GPU加速量子計算系統DGX Quantum。NVIDIA還為開發者提供了一個連接配接GPU和QPU的開源程式設計模型NVIDIA CUDA Quantum，以實作量子與經典計算的緊密內建。

三、共建量子計算實驗室，向混合量子-經典計算邁出重要一步

目前全球大量的量子計算研究都在NVIDIA GPU上運作。歐洲最大的量子計算設施之—于利希超級計算中心（JSC）也在ISC上宣布，計劃與NVIDIA共同建立一座量子計算實驗室。該實驗室與慕尼黑的ParTec AG一起在NVIDIA量子計算平台的基礎上開發一台經典-量子超級計算機。

這個新的實驗室将由歐洲最大的跨學科研究中心之一德國于利希研究中心（FZJ）營運，并作為于利希量子計算使用者基礎設施（JUNIQ）的一部分，運作高性能、低延遲的量子-經典計算工作負載。JUNIQ目前正在使用搭載3744顆NVIDIA A100 Tensor Core GPU的JUWELS加速系統進行量子計算模拟。

JSC計劃采用分階段的方式測試該系統，使用NVIDIA CUDA量子程式設計模型對量子處理器進行程式設計，并将其內建到于利希超大規模子產品化超級計算架構中。

量子計算和GPU超級計算的統一化是未來在科學領域取得突破的關鍵之一。NVIDIA高性能計算兼量子計算總監Timothy Costa說：“NVIDIA與于利希超級計算中心、ParTec等創新者的合作是量子-經典計算領域的一座重要裡程碑，不僅使無數新的研究人員能夠使用量子-經典計算，而且距離第一台量子加速超級計算機又近了一步。”

JSC量子資訊處理部主管Kristel Michielsen認為，混合量子-經典系統正在使量子計算更接近現實，以解決單靠經典計算無法解決的複雜問題。他談道，通過與NVIDIA合作建立這座子產品化量子計算實驗室，JSC的研究人員可以在化學和材料科學領域取得前所未有的進步，推動各個科學學科和行業實作更加廣泛的變革性進展。

ParTec AG首席執行官Bernhard Frohwitter相信：“量子計算機将成為未來任何異構超級計算機必不可少的組成部分。”

此外，內建CUDA Quantum的最新QPU制造商ORCA Computing正在将其光子量子計算機與用于機器學習的GPU相結合。兩個熱門量子機器學習架構TensorFlow Quantum和TorchQuantum也已內建cuQuantum。如今，全球大多數量子計算軟體均支援NVIDIA量子平台的GPU加速功能。

結語：掀起新型節能超算浪潮，加快科學與工業研究突破

從氣候變化到醫學，再到量子計算，都是長期探索的重要科研領域。而超級計算已經使得加速破解科研難題、突破發現界限成為可能。從今年ISC期間的多項釋出來看，NVIDIA的産品在超級計算領域的存在感正變得越來越強。

通過與Arm Neoverse生态系統合作，NVIDIA基于Arm的Grace超級計算晶片正為打造更節能的超級計算中心鋪平道路，再加上其王牌硬體産品GPU以及CUDA Quantum等軟體“組合拳”，NVIDIA加速的系統将推動更廣範圍的科學與工業研究取得突破性進展。