Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha selezionato IBM per un progetto di Fase I della missione Genesis, incentrato sullo sviluppo di applicazioni quantistiche assistite dall'intelligenza artificiale. L'azienda prevede inoltre di fornire, nei prossimi cinque anni, l'accesso a sistemi quantistici IBM per un valore massimo di 50 milioni di dollari ai laboratori nazionali del Dipartimento dell'Energia e ai loro partner.
La missione Genesis sta creando un quadro nazionale per il calcolo scientifico che riunisce intelligenza artificiale, calcolo ad alte prestazioni classico, calcolo quantistico, strumenti scientifici e dati di ricerca. La selezione di IBM aggiunge una componente quantistica alla prima serie di progetti nell'ambito del processo di richiesta di candidature della missione Genesis.
Questo lavoro integra l'infrastruttura di calcolo pianificata dal Dipartimento dell'Energia (DOE) presso l'Oak Ridge National Laboratory. Come già riportato, il sistema Lux di AMD dovrebbe diventare la prima piattaforma pienamente operativa della missione Genesis, con progetti finanziati che inizieranno a utilizzarla nell'ottobre 2026. Lux combina GPU AMD Instinct MI355X, CPU EPYC e la rete Pensando per supportare servizi di intelligenza artificiale, carichi di lavoro HPC convenzionali, simulazioni e flussi di lavoro di ricerca ad alta intensità di dati. Il contributo di IBM è volto ad estendere questo modello per includere risorse quantistiche per carichi di lavoro in cui i sistemi classici e l'intelligenza artificiale da soli risultano insufficienti.
Sviluppo di applicazioni quantistiche assistito dall'intelligenza artificiale
La Fase I del progetto IBM esaminerà un flusso di lavoro inverso per l'identificazione di applicazioni di calcolo quantistico. Anziché partire da un problema scientifico e cercare un algoritmo quantistico, IBM prevede di iniziare con algoritmi quantistici noti e di utilizzare un assistente di ricerca basato sull'intelligenza artificiale per individuare, nella letteratura scientifica pubblicata, problemi scientifici che soddisfino i requisiti degli algoritmi.
Il sistema esaminerebbe gli articoli di ricerca, identificherebbe le possibili corrispondenze tra algoritmi e problemi, le valuterebbe in base a criteri definiti dall'uomo e produrrebbe una spiegazione che i ricercatori potrebbero valutare. L'obiettivo è ridurre lo sforzo manuale necessario per esaminare la letteratura scientifica e scoprire potenziali applicazioni che altrimenti potrebbero passare inosservate.
I finanziamenti di Fase I del Dipartimento dell'Energia (DOE) sono destinati a definire e testare flussi di lavoro di ricerca prima di un finanziamento e un'implementazione su larga scala. I team valuteranno se gli approcci basati sull'intelligenza artificiale possono accelerare le scoperte, migliorare l'accuratezza predittiva, ottimizzare i flussi di lavoro sperimentali o individuare nuove opportunità di ricerca.
Sistemi quantistici a disposizione dei laboratori del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti.
IBM ha annunciato che metterà a disposizione dei laboratori nazionali del Dipartimento dell'Energia (DOE) e dei loro partner di ricerca sistemi come l'IBM Quantum Heron a 156 qubit e l'IBM Quantum Nighthawk a 120 qubit. L'azienda fornirà inoltre supporto tecnico per l'integrazione dell'hardware quantistico con gli ambienti di intelligenza artificiale e calcolo ad alte prestazioni (HPC) già esistenti nei laboratori.
IBM gestisce 15 sistemi quantistici e dichiara un tempo di attività superiore al 97% per l'intera flotta. La sua più recente architettura Nighthawk include 120 qubit programmabili, supporta oltre 5,000 operazioni quantistiche e offre una velocità di elaborazione fino a 100,000 circuiti al secondo.
Il valore pratico del programma dipenderà dall'integrazione dei flussi di lavoro piuttosto che dal solo hardware quantistico. È probabile che i sistemi quantistici vengano utilizzati in modo selettivo, con l'intelligenza artificiale che restringe ampi ambiti di ricerca e i supercomputer convenzionali accelerati da GPU che si occupano di simulazione ed elaborazione dati. I processori quantistici potranno quindi essere indirizzati verso porzioni specifiche di un carico di lavoro che sono difficili da modellare in modo efficiente con i metodi classici.
La ricerca sui sali fusi illustra il modello
IBM ha indicato una recente collaborazione con l'Oak Ridge National Laboratory e la Cleveland Clinic come esempio di questo approccio. Le organizzazioni hanno utilizzato un flusso di lavoro incentrato sulla meccanica quantistica per studiare i sali fusi rilevanti per la produzione di combustibile al trizio per i sistemi di energia da fusione.
Agenti di intelligenza artificiale hanno cercato e filtrato i materiali candidati dall'archivio di ricerca sui sali fusi dell'ORNL, che copre circa 70 anni di ricerca. Supercomputer con accelerazione GPU hanno modellato i materiali preselezionati, mentre i computer quantistici sono stati utilizzati per gli aspetti computazionalmente più complessi delle simulazioni.
Questa divisione del lavoro si allinea con l'approccio più ampio della Missione Genesis. Si prevede che Lux fornirà a breve termine una piattaforma per flussi di lavoro integrati di IA e HPC, tra cui simulazioni, gemelli digitali, ambienti di laboratorio autonomi e servizi di IA persistenti. Il progetto di IBM introduce il calcolo quantistico come risorsa aggiuntiva che può essere connessa a questi flussi di lavoro man mano che emergono applicazioni scientifiche appropriate.
La roadmap della missione Genesis include anche Discovery, un sistema di classe exascale la cui consegna è prevista presso l'ORNL nel 2028. Discovery dovrebbe utilizzare CPU AMD EPYC "Venice" di sesta generazione , GPU AMD Instinct MI430X e una piattaforma HPE Cray con storage DAOS. Insieme, Lux, Discovery e le risorse quantistiche associate delineano una strategia del Dipartimento dell'Energia statunitense incentrata sull'integrazione progressiva di intelligenza artificiale, calcolo ad alte prestazioni (HPC), dati e architetture di calcolo emergenti nei flussi di lavoro della ricerca scientifica.
IBM collabora già con i laboratori del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, tra cui Lawrence Berkeley, Oak Ridge e Los Alamos. Il progetto Genesis Mission formalizza un'ulteriore via per valutare in che modo il calcolo quantistico possa apportare un valore misurabile, affiancando le infrastrutture di intelligenza artificiale e calcolo ad alte prestazioni (HPC) già implementate nei laboratori nazionali.
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