部署於德國尤利希研究中心的歐洲首座百萬兆級（每秒超過 100 京次運算，即 exascale）超級電腦「JUPITER」，正在腦科學、氣候、無線通訊乃至量子等廣泛領域交出成果[1]。這套搭載 NVIDIA Grace Hopper Superchip 的系統，在德國漢堡舉行的 ISC 大會上公開了四項研究案例，證明過去電腦無法觸及的難題，如今已能真正獲得解決。
過去無法實現的運算規模成為現實
JUPITER 由 NVIDIA Grace Hopper Superchip（將 CPU 與 GPU 整合於同一封裝的晶片）與 Quantum-X800 InfiniBand（高速資料網路）構成[1]。整套系統共整合約 2.4 萬顆 GH200 Grace Hopper Superchip，被視為歐洲速度最快的超級電腦[2]。
尤利希超級運算中心主任 Thomas Lippert 表示：「有了 JUPITER，歐洲不只是進入百萬兆級時代，更在全球以最廣泛的科學與 AI 領域引領這個時代。」[1] 此次公開的四個專案有一個共同點：過去硬體無法處理的問題，在百萬兆級算力下變得可解。
以細胞層級繪製大腦圖譜，訓練僅需不到 5 天
第一項是以細胞層級繪製人腦圖譜的「Jülich Brain Atlas」專案。研究團隊開發出用於分析大腦微觀結構的基礎模型「CytoNet」[1]。
人腦約有 860 億個神經元，神經元之間存在約 100 兆個連結。正因如此複雜，以單一神經元的解析度理解大腦功能，長期以來難以實現[1]。CytoNet 的訓練使用了來自 21 個解剖大腦的 6.5 PB 影像資料與 4096 顆 Grace Hopper Superchip，耗時不到 5 天[1]。
INM-1 主任 Katrin Amunts 說：「我們第一次不只是用 AI 分析大腦，更在打造能夠自行思考實驗本身的智慧代理。」[1] 團隊的下一步，是運用 NVIDIA Nemotron 3 120B 等開源模型，為腦科學研究者打造 AI 智慧代理。
以 1 公里解析度完整重現地球
第二項是氣候模擬。由蘇黎世聯邦理工學院、馬克斯·普朗克氣象研究所、NVIDIA 等共同開發的氣候模型「ICON」，在去年 11 月的 SC25 上獲得氣候建模領域的戈登·貝爾獎[1]。
ICON 的突破之處不僅在於解析度。它是首個在 1 公里解析度下重現耦合地球系統的模型，涵蓋海洋、大氣、陸地以及生物地球化學與完整碳循環[1]。該模型在 20480 顆 Grace Hopper Superchip 上運行，以 24 小時的算力重現了約 146 天的真實氣候，創下全球氣候模擬的世界紀錄。
馬克斯·普朗克氣象研究所的 Daniel Klocke 解釋：「在僅 1 公里的全球解析度下，許多交互作用是直接源自物理定律，而非以近似求得。」他表示這讓人們得以前所未有的精度，看清大氣、海洋與生物圈如何協同運作[1]。
6G 研究與同 Ericsson 的合作
第三項是次世代通訊。Ericsson 與尤利希研究中心於今年 3 月宣布合作，為 5G 的演進及 6G 網路開發 AI，並將 JUPITER 定位為承擔大規模 AI 模型訓練與驗證的運算引擎[1]。借助受大腦機制啟發的架構，目標是以更低的功耗完成複雜的網路運營。研究重點包括面向無線與核心網路的 AI 模型，以及在無線基地台附近（邊緣）的低功耗 AI 推論。
完整重現 50 量子位元的量子電腦
第四項是量子電腦模擬。JSC 與 NVIDIA Application Lab 的研究人員完整重現了一台通用的 50 量子位元量子電腦，刷新了過去 48 量子位元的紀錄，達成世界首例[1]。
實現這一點的關鍵，在於 JUPITER 的 GH200 Grace Hopper Superchip 中 CPU 與 GPU 緊密耦合的記憶體結構。由於超出 GPU 記憶體容量的資料可在效能損失極小的情況下轉入 CPU 記憶體，系統能夠保持遠比單一 GPU 更大的量子態[1]。目前的量子硬體在實用問題上尚無法超越傳統電腦，因此以盡可能大的規模模擬量子機器，是設計並壓力測試未來硬體所運行演算法的有力手段。這台量子模擬器「JUQCS-50」預計將在 JSC 的量子運算使用者設施「JUNIQ」中開放使用[1]。
總結
從神經元到大氣、無線基礎設施再到量子，JUPITER 上運行的研究之廣泛，說明百萬兆級運算已從研究課題階段邁入實用階段[1]。NVIDIA 的 Grace Hopper 平台正開始在科學前沿產出扎實的成果。
出典:https://blogs.nvidia.com/blog/jupiter-exascale-supercomputing-science/
