这一庞大的系统为模拟、人工智能和数据分析带来了先进能力，推动癌症研究、材料发现、能源技术等众多领域取得突破。美国能源部（DOE）下属的阿贡国家实验室已向全球研究人员开放其“极光”百亿亿次级超级计算机，开启了计算驱动发现的新时代。凭借强大的模拟、人工智能（AI）和数据分析能力，“极光”有望在包括飞机设计、宇宙学、药物研发和核能研究等一系列领域取得突破。美国能源部科学办公室用户设施——阿贡领导计算设施（ALCF）主任迈克尔・帕普卡表示：“我们非常高兴能正式将‘极光’投入开放科学研究。早期用户让我们看到了‘极光’的巨大潜力。我们热切期待看到更广泛的科学界将如何利用这一系统来变革他们的研究。”
 
百亿亿次级计算与人工智能：提升科学研究速度
 
“极光”是世界上首批百亿亿次级超级计算机之一，另外两台分别是美国能源部橡树岭国家实验室的“前沿”超级计算机和美国能源部劳伦斯利弗莫尔国家实验室的“埃尔卡皮坦”超级计算机。百亿亿次级指的是每秒能够进行至少百亿亿次（即10的18次方）计算的系统。美国能源部的这些计算机不仅是首批达到百亿亿次级计算能力的，而且目前也是世界上运行速度最快的三台计算机。阿贡国家实验室主任保罗・凯恩斯表示：“我们很荣幸能成为有史以来最强大的超级计算机之一的所在地。美国能源部百亿亿次级系统的开发是推进基础科学研究、巩固美国在高性能计算领域领先地位的重要一步。”“极光”已经确立了其在人工智能性能方面作为世界领先系统之一的地位，在2024年11月的HPL-MxP基准测试中拔得头筹。科学家们正在利用其先进的人工智能任务处理能力来发现新的电池材料、设计新药物，并加速核聚变能源研究。
 
在部署之前，一个由阿贡国家实验室牵头的团队通过使用“极光”训练用于创新蛋白质设计框架的人工智能模型，展示了它的潜力。阿贡国家实验室计算、环境与生命科学副实验室主任里克・史蒂文斯说：“‘极光’的一个重要目标是为科学研究训练大型语言模型。例如，通过‘极光GPT’项目，我们正在构建一个面向科学的基础模型，它可以提炼从生物学到化学等多个领域的知识。‘极光’的目标之一是让研究人员能够创建新的人工智能工具，帮助他们以思维的速度取得进展，而不仅仅是以计算的速度。”在“极光”上开展的首批项目中，研究人员正致力于开发复杂系统的高保真模型，如人体循环系统、核反应堆和超新星，以便对这些系统的行为获得新的认识。此外，“极光”处理海量数据集的能力对于分析来自大型研究设施（如美国能源部科学办公室用户设施阿贡国家实验室的先进光子源和欧洲核子研究中心的大型强子对撞机）不断增长的数据流至关重要。阿贡领导计算设施科学主任凯瑟琳・莱利表示：“在‘极光’P+E上运行的项目代表了当今一些最具雄心和创新性的科学研究。从对极其复杂的物理系统进行建模到处理大量数据，‘极光’将加速发现进程，加深我们对周围世界的理解。”
 
协同开发：打造并准备好“极光”用于科学研究
 
“极光”的部署标志着多年合作的成果。“极光”由阿贡国家实验室与英特尔公司和惠普企业（HPE）合作打造，配备了63744个图形处理单元和84992个网络端点，成为迄今为止规模最大的超级计算机装置之一。这台机器由八排冰箱大小的机柜组成，重达600吨，占地面积10000平方英尺（相当于两个专业篮球场的大小），通过300英里长的网络电缆相互连接。阿贡领导计算设施“极光”项目主任苏珊・科格伦说：“让如此规模的系统投入运行面临着一系列独特的挑战。这需要以前所未有的规模使用全新的技术。看到这台机器全面投入运行并准备好支持科学研究，证明了所有参与人员的辛勤工作和专业技能。”为了确保“极光”在部署的第一天就能用于科学研究，该系统是通过一种名为协同设计的合作流程构建的。采用这种方法，“极光”团队同步开发了系统硬件和科学软件，以优化性能和可用性。这需要阿贡领导计算设施、英特尔公司、惠普企业以及参与美国能源部百亿亿次级计算项目（ECP）和阿贡领导计算设施“极光”早期科学项目（ESP）的全国研究人员之间多年的合作。在安装“极光”的同时，百亿亿次级计算项目和“极光”早期科学项目团队运行应用程序对硬件进行压力测试，同时优化他们的代码，使其在系统上尽可能高效地运行。这使得在“极光”投入使用之前，就有数十个科学应用程序以及各种各样的软件和编程工具可供使用。阿贡领导计算设施技术主任卡利安・库马兰表示：“让新的超级计算机上线的过程之一，是用运行真实科学问题的真实代码对其进行测试。这是实现我们在新超级计算机启用首日就能开展科学研究这一目标的关键。”如今“极光”已投入使用，它已开始为70多个不同的科学和工程项目提供支持。这些项目既包括“极光”早期科学项目的项目，也包括通过美国能源部的两个主要分配项目（即对理论和实验具有创新性和新颖性的计算影响项目以及美国能源部科学办公室高级科学计算研究领导计算挑战项目）获得计算时间的项目。