FugakuNEXT đánh dấu một bước tiến quan trọng trong cách thức Nhật Bản xây dựng siêu máy tính. Đây là lần đầu tiên, hệ thống chủ lực của quốc gia sẽ tích hợp GPU như một thành phần thiết yếu, kết hợp với CPU do Fujitsu phát triển. Nvidia đang hỗ trợ Nhật Bản thiết kế siêu máy tính này, sử dụng cầu nối NVLink Fusion để kết nối CPU và GPU.
Nhật Bản xây dựng FugakuNEXT nhằm phục vụ cả mô phỏng siêu máy tính lẫn các tác vụ trí tuệ nhân tạo. Và vì thế, việc chuyển dịch từ tính toán thuần trên CPU sang kết hợp giữa CPU và GPU là điều không thể tránh khỏi.
Cộng đồng nghiên cứu khoa học của Nhật Bản đang vạch ra một lộ trình đầy tham vọng trong lĩnh vực điện toán hiệu năng cao với FugakuNEXT, một siêu máy tính hướng tới vượt qua các hệ thống sức mạnh ở ngưỡng exascale hiện tại, và đạt đến quy mô zettascale chưa từng có.
Dự án này đã được công bố tuần trước tại Tokyo, kết hợp chuyên môn của cả ba tập đoàn: Riken, Fujitsu và Nvidia.
Nhắc lại lịch sử các hệ thống siêu máy tính của người Nhật tạo ra. Một loạt các cỗ máy tiên phong đã đánh dấu lịch sử Nhật Bản trong lĩnh vực siêu máy tính. Từ Earth Simulator ra mắt năm 2002, đến K computer được giới thiệu vào năm 2011, rồi Fugaku, chính thức đi vào hoạt động năm 2020, mỗi hệ thống chủ lực của quốc gia này từng dẫn đầu thế giới về hiệu năng điện toán của các hệ thống siêu máy tính.
Nhật Bản xây dựng FugakuNEXT nhằm phục vụ cả mô phỏng siêu máy tính lẫn các tác vụ trí tuệ nhân tạo. Và vì thế, việc chuyển dịch từ tính toán thuần trên CPU sang kết hợp giữa CPU và GPU là điều không thể tránh khỏi.
Cộng đồng nghiên cứu khoa học của Nhật Bản đang vạch ra một lộ trình đầy tham vọng trong lĩnh vực điện toán hiệu năng cao với FugakuNEXT, một siêu máy tính hướng tới vượt qua các hệ thống sức mạnh ở ngưỡng exascale hiện tại, và đạt đến quy mô zettascale chưa từng có.
Dự án này đã được công bố tuần trước tại Tokyo, kết hợp chuyên môn của cả ba tập đoàn: Riken, Fujitsu và Nvidia.
Nhắc lại lịch sử các hệ thống siêu máy tính của người Nhật tạo ra. Một loạt các cỗ máy tiên phong đã đánh dấu lịch sử Nhật Bản trong lĩnh vực siêu máy tính. Từ Earth Simulator ra mắt năm 2002, đến K computer được giới thiệu vào năm 2011, rồi Fugaku, chính thức đi vào hoạt động năm 2020, mỗi hệ thống chủ lực của quốc gia này từng dẫn đầu thế giới về hiệu năng điện toán của các hệ thống siêu máy tính.
Fugaku (富岳), cỗ máy từng là siêu máy tính mạnh nhất hành tinh từ tháng 6/2020 đến tháng 5/2022 theo xếp hạng của TOP500, đã đóng vai trò then chốt trong đại dịch, hỗ trợ nghiên cứu và hoạch định chính sách thông qua các mô phỏng của nó. Mặc dù hiện tại siêu máy tính này giờ đang xếp hạng thứ bảy trên toàn cầu, sự chú ý của Nhật Bản đang tập trung vào những thách thức và cơ hội tương lai trong lĩnh vực điện toán.
Riken đã đặt ra các mục tiêu hiệu suất rõ ràng. FugakuNEXT được thiết kế để mang lại khả năng phần cứng thô tăng gấp năm lần so với Fugaku, nhờ cả tiến bộ về phần cứng lẫn đổi mới về phần mềm như tính toán độ chính xác hỗn hợp và neural network có thông tin vật lý. Kết quả dự kiến là tăng hiệu suất thực tế lên một trăm lần cho các ứng dụng khoa học. Nhưng tất cả mọi thứ đều nằm trong giới hạn tiêu thụ năng lượng của Fugaku, khoảng 40 megawatt.
Yếu tố then chốt trong việc đặt ra mục tiêu hiệu năng của FugakuNEXT là sự phát triển của CPU MONAKA-X từ Fujitsu, dựa trên các kiến trúc trước đó để mang lại khả năng mở rộng cao và hiệu quả tiêu thụ năng lượng.
CPU này được bổ sung bởi cơ sở hạ tầng GPU của Nvidia, được tối ưu cho xử lý song song và băng thông bộ nhớ, đồng thời được thiết kế để hỗ trợ các ứng dụng AI và nghiên cứu khoa học tiên tiến. Hệ thống dự kiến sẽ đạt hiệu năng đỉnh khoảng 600 exaFLOPS ở độ chính xác số thực FP8, tiến gần đến việc trở thành siêu máy tính quy mô zettaFLOPs đầu tiên trên thế giới.
Quảng cáo
Ngoài phần cứng, Riken và đối tác của họ đang ưu tiên nhắm vào những tiến bộ trong phần mềm và thuật toán.
Các cải tiến được lên kế hoạch bao gồm việc tận dụng phần cứng độ chính xác thấp cho các tác vụ yêu cầu độ chính xác cao, thực hiện mô hình thay thế và khai thác neural network với thông tin vật lý để thay thế các phương pháp truyền thống tốn nhiều công sức và thời gian tính toán hơn.
Chính phủ Nhật Bản coi FugakuNEXT là một phương tiện thúc đẩy sự tiến bộ trong công nghệ bán dẫn trong nước, đảm bảo chủ quyền quốc gia trong nền tảng AI và HPC, đồng thời nâng cao vị thế toàn cầu của Nhật Bản về khoa học và công nghệ.
Riken đang xây dựng quan hệ đối tác quốc tế, đặc biệt là với Bộ Năng lượng Mỹ, để phát triển một hệ sinh thái AI-HPC rộng lớn hơn. Sáng kiến này cũng hướng tới hỗ trợ nghiên cứu ứng dụng trong các lĩnh vực quan trọng như khả năng phục hồi sau thảm họa, mô hình hóa khí hậu và sản xuất tiên tiến.
Thiết kế cơ bản của FugakuNEXT dự kiến sẽ hoàn thành vào đầu năm tài khóa 2026, với sự hợp tác quốc tế thúc đẩy quá trình phát triển chi tiết và đồng tạo phần mềm. Các kế hoạch bao gồm một hệ sinh thái đám mây truy cập mở, nơi phần mềm, mô hình AI và ứng dụng có thể được triển khai và thử nghiệm trước khi triển khai trên quy mô lớn.
Quảng cáo
