Departament Energii USA wybrał firmę IBM do projektu Genesis Mission Fazy I, skoncentrowanego na rozwoju aplikacji kwantowych wspomaganych sztuczną inteligencją. Firma planuje również zapewnić laboratoriom krajowym DOE i ich partnerom dostęp do systemów kwantowych IBM o wartości do 50 milionów dolarów w ciągu najbliższych pięciu lat.
Misja Genesis buduje krajowe ramy naukowo-obliczeniowe, które łączą sztuczną inteligencję, klasyczne obliczenia o wysokiej wydajności, obliczenia kwantowe, instrumenty naukowe i dane badawcze. Wybór IBM oznacza dodanie komponentu kwantowego do pierwszego zestawu projektów w ramach procesu składania wniosków w ramach misji Genesis.
Prace te uzupełniają planowaną przez DOE infrastrukturę obliczeniową w Oak Ridge National Laboratory. Jak informowaliśmy wcześniej, system Lux firmy AMD ma stać się pierwszą w pełni operacyjną platformą Genesis Mission, a finansowane projekty mają zacząć z niej korzystać w październiku 2026 roku. Lux łączy w sobie procesory graficzne AMD Instinct MI355X, procesory EPYC i sieć Pensando, aby obsługiwać usługi AI, konwencjonalne obciążenia HPC, symulacje i procesy badawcze intensywnie wykorzystujące dane. Wkład IBM ma na celu rozszerzenie tego modelu o zasoby kwantowe dla obciążeń, w których klasyczne systemy i sztuczna inteligencja są niewystarczające.
Rozwój aplikacji kwantowych wspomagany sztuczną inteligencją
W ramach projektu IBM Faza I zbadany zostanie odwrócony przepływ pracy w celu identyfikacji zastosowań obliczeń kwantowych. Zamiast zaczynać od problemu naukowego i szukać algorytmu kwantowego, IBM planuje zacząć od znanych algorytmów kwantowych i wykorzystać agentowego asystenta badawczego AI do zlokalizowania problemów naukowych w opublikowanej literaturze, które spełniają wymagania algorytmów.
System będzie analizował prace badawcze, identyfikował możliwe dopasowania algorytmu do problemu, oceniał je pod kątem kryteriów zdefiniowanych przez człowieka i generował wyjaśnienia dla naukowców. Celem jest ograniczenie ręcznego nakładu pracy związanego z przeglądaniem literatury naukowej i odnajdywanie kandydatów do zastosowania, którzy w przeciwnym razie mogliby zostać pominięci.
Nagrody DOE w ramach fazy I mają na celu opracowanie i przetestowanie procesów badawczych przed finansowaniem i wdrożeniem na większą skalę. Zespoły ocenią, czy podejścia oparte na sztucznej inteligencji mogą przyspieszyć odkrycia, poprawić dokładność predykcyjną, usprawnić procesy eksperymentalne lub zidentyfikować nowe możliwości badawcze.
Systemy kwantowe dostępne dla laboratoriów DOE
IBM poinformowało, że udostępni laboratoriom krajowym DOE i ich partnerom badawczym systemy, takie jak 156-kubitowy IBM Quantum Heron i 120-kubitowy IBM Quantum Nighthawk. Firma zapewni również wsparcie techniczne w zakresie integracji sprzętu kwantowego z istniejącymi w laboratoriach środowiskami sztucznej inteligencji i HPC.
IBM obsługuje 15 systemów kwantowych i deklaruje ponad 97% dostępności całej floty. Najnowsza architektura Nighthawk firmy obejmuje 120 programowalnych kubitów, obsługuje ponad 5,000 operacji kwantowych i zapewnia przepustowość do 100 000 obwodów na sekundę.
Praktyczna wartość programu będzie zależeć od integracji przepływu pracy, a nie wyłącznie od sprzętu kwantowego. Systemy kwantowe będą prawdopodobnie wykorzystywane selektywnie, przy czym sztuczna inteligencja zawęża duże przestrzenie badawcze, a konwencjonalne superkomputery akcelerowane przez GPU zajmują się symulacją i przetwarzaniem danych. Procesory kwantowe mogą być wówczas ukierunkowane na określone części obciążenia, które trudno efektywnie modelować metodami klasycznymi.
Badania nad stopioną solą ilustrują model
IBM wskazało na niedawną współpracę z Oak Ridge National Laboratory i Cleveland Clinic jako przykład tego podejścia. Organizacje te wykorzystały kwantowo-centryczny proces badawczy do badania stopionych soli istotnych dla produkcji paliwa trytowego dla systemów energii syntezy jądrowej.
Agenci AI przeszukiwali i filtrowali materiały kandydackie z archiwum badań nad stopionymi solami ORNL, obejmującego około 70 lat badań. Superkomputery z akceleratorami GPU modelowały wybrane materiały, a komputery kwantowe były wykorzystywane do analizy najbardziej złożonych obliczeniowo aspektów symulacji.
Ten podział pracy jest zgodny z szerszym podejściem Genesis Mission. Oczekuje się, że Lux w niedalekiej przyszłości zapewni platformę dla zintegrowanych przepływów pracy w obszarze sztucznej inteligencji (AI) i obliczeń o wysokiej wydajności (HPC), w tym symulacji, cyfrowych bliźniaków, autonomicznych środowisk laboratoryjnych i trwałych usług AI. Projekt IBM wprowadza obliczenia kwantowe jako dodatkowy zasób, który można połączyć z tymi przepływami pracy w miarę pojawiania się odpowiednich zastosowań naukowych.
Plan działania Genesis Mission obejmuje również Discovery, system klasy eksaskalowej, którego dostarczenie do ORNL planowane jest na 2028 rok. Discovery ma wykorzystywać procesory AMD EPYC „Venice” 6. generacji , procesory graficzne AMD Instinct MI430X oraz platformę HPE Cray z pamięcią masową DAOS. Lux, Discovery i powiązane zasoby kwantowe wspólnie wyznaczają strategię Departamentu Energii (DOE) skoncentrowaną na stopniowej integracji sztucznej inteligencji, obliczeń o wysokiej wydajności (HPC), danych i nowych architektur obliczeniowych z procesami badań naukowych.
IBM współpracuje już z laboratoriami DOE, takimi jak Lawrence Berkeley, Oak Ridge i Los Alamos. Projekt Genesis Mission formalizuje kolejny sposób oceny, w jaki obliczenia kwantowe mogą przynieść wymierne korzyści, obok infrastruktury sztucznej inteligencji (AI) i obliczeń o wysokiej wydajności (HPC) wdrażanej w laboratoriach krajowych.
Amazon