部署于德国于利希研究中心的欧洲首台百亿亿次（每秒超过 100 京次运算，即 exascale）超级计算机「JUPITER」，正在脑科学、气候、无线通信乃至量子等众多领域取得成果[1]。这台搭载 NVIDIA Grace Hopper Superchip 的系统，在德国汉堡举行的 ISC 大会上公开了四个研究案例，证明此前的计算机无法企及的难题如今已能够真正得到解决。
此前无法实现的规模运算成为现实
JUPITER 由 NVIDIA Grace Hopper Superchip（将 CPU 与 GPU 集成在同一封装中的芯片）和 Quantum-X800 InfiniBand（高速数据网络）构成[1]。整个系统共集成约 2.4 万颗 GH200 Grace Hopper Superchip，被视为欧洲速度最快的超级计算机[2]。
于利希超级计算中心主任 Thomas Lippert 表示：「借助 JUPITER，欧洲不只是迈入百亿亿次时代，更是在全球范围内以最广泛的科学与 AI 领域引领这一时代。」[1] 此次公开的四个项目有一个共同点：此前硬件无法处理的问题，在百亿亿次算力下变得可解。
以细胞级别绘制大脑图谱，训练仅需不到 5 天
第一个是以细胞级别绘制人脑图谱的「Jülich Brain Atlas」项目。研究团队开发出用于分析大脑微观结构的基础模型「CytoNet」[1]。
人脑约有 860 亿个神经元，神经元之间存在约 100 万亿个连接。正因如此复杂，以单个神经元的分辨率理解大脑功能长期以来难以实现[1]。CytoNet 的训练使用了来自 21 个尸检大脑的 6.5 PB 影像数据和 4096 颗 Grace Hopper Superchip，耗时不到 5 天[1]。
INM-1 主任 Katrin Amunts 说：「我们第一次不仅用 AI 分析大脑，还在构建能够独立思考实验本身的智能体。」[1] 团队的下一步，是利用 NVIDIA Nemotron 3 120B 等开源模型，为脑科学研究者打造 AI 智能体。
以 1 公里分辨率完整再现地球
第二个是气候模拟。由苏黎世联邦理工学院、马克斯·普朗克气象研究所、NVIDIA 等共同开发的气候模型「ICON」，在去年 11 月的 SC25 上获得了气候建模领域的戈登·贝尔奖[1]。
ICON 的突破之处不仅在于分辨率。它是首个在 1 公里分辨率下再现耦合地球系统的模型，涵盖海洋、大气、陆地以及生物地球化学与完整碳循环[1]。该模型在 20480 颗 Grace Hopper Superchip 上运行，用 24 小时的算力再现了约 146 天的真实气候，创下全球气候模拟的世界纪录。
马克斯·普朗克气象研究所的 Daniel Klocke 解释道：「在仅 1 公里的全球分辨率下，许多相互作用是直接源自物理定律，而非近似得出。」他表示这让人们以前所未有的精度看清大气、海洋与生物圈如何协同运作[1]。
6G 研究与同 Ericsson 的合作
第三个是下一代通信。Ericsson 与于利希研究中心于今年 3 月宣布合作，为 5G 的演进及 6G 网络开发 AI，并将 JUPITER 定位为承担大规模 AI 模型训练与验证的计算引擎[1]。借助受大脑机制启发的架构，目标是以更低的功耗完成复杂的网络运营。研究重点包括面向无线与核心网的 AI 模型，以及在无线基站附近（边缘）的低功耗 AI 推理。
完整再现 50 量子比特的量子计算机
第四个是量子计算机模拟。JSC 与 NVIDIA Application Lab 的研究人员完整再现了一台通用的 50 量子比特量子计算机，刷新了此前 48 量子比特的纪录，达成世界首例[1]。
实现这一点的关键，是 JUPITER 的 GH200 Grace Hopper Superchip 中 CPU 与 GPU 紧密耦合的内存结构。由于超出 GPU 内存容量的数据可以在性能损失极小的情况下转入 CPU 内存，系统能够保持远比单个 GPU 更大的量子态[1]。当前的量子硬件在实用问题上尚无法超越传统计算机，因此以尽可能大的规模模拟量子机器，是设计并压力测试未来硬件所运行算法的有力手段。这台量子模拟器「JUQCS-50」预计将在 JSC 的量子计算用户设施「JUNIQ」中开放使用[1]。
总结
从神经元到大气、无线基础设施再到量子，JUPITER 上运行的研究之广泛，说明百亿亿次计算已从研究课题阶段迈入实用阶段[1]。NVIDIA 的 Grace Hopper 平台正开始在科学前沿产出扎实的成果。
出典:https://blogs.nvidia.com/blog/jupiter-exascale-supercomputing-science/
