Ilmuwan Menjelajahi Dunia Kuantum Dengan HPC, AI

Ilmuwan Menjelajahi Dunia Kuantum Dengan HPC, AI

Catatan editor: Ini adalah bagian dari rangkaian profil orang-orang yang memajukan ilmu pengetahuan dengan komputasi performa tinggi.

Ryan Coffee membuat film tentang molekul. Dampak mereka sangat besar.

Ilmuwan senior di SLAC National Accelerator Laboratory (atas) mengatakan bahwa visualisasi ini dapat membuka rahasia fotosintesis. Mereka telah menunjukkan bagaimana sinar matahari dapat menyebabkan kanker kulit.

Dalam jangka panjang, mereka dapat membantu ahli kimia merekayasa obat-obatan dan baterai penyelamat hidup yang memungkinkan mobil listrik melaju lebih jauh dengan biaya tambahan.

Untuk membuat film yang menginspirasi pekerjaan semacam itu, tim Coffee membutuhkan komputer berperforma tinggi, AI, dan proyektor yang luar biasa.

Cahaya yang Lebih Terang

Proyektor ini disebut Linac Coherent Light Source (LCLS). Ini menggunakan akselerator linier sepanjang satu kilometer untuk memancarkan sinar-X hingga 120 kali per detik.

Itu cukup bagus untuk film Hollywood, tapi tidak cukup cepat untuk film Coffee.

“Kita perlu melihat bagaimana awan elektron bergerak seperti gelembung sabun di sekitar molekul, bagaimana Anda dapat menekannya dengan cara tertentu dan energi keluar,” kata Coffee, seorang spesialis fisika di persimpangan atom, molekul, dan optik.

Jadi, pemutakhiran tahun depan akan memungkinkan instrumen raksasa mengambil 100.000 bingkai per detik. Dalam dua tahun, perangkat tambahan lain, yang disebut LCLS II, akan mendorongnya menjadi satu juta frame per detik.

Menyortir bingkai yang berkedip secepat itu — dalam urutan acak — adalah pekerjaan untuk kombinasi komputasi kinerja tinggi (HPC) dan AI.

AI di Audiens

Tujuan Coffee adalah menempatkan model AI di depan LCLS II. Itu akan menonton film ultrafast untuk mempelajari tarian atom yang tidak bisa diikuti oleh mata manusia.

Pekerjaan akan membutuhkan inferensi pada GPU tercepat yang tersedia yang berjalan di sebelah instrumen di Menlo Park, California. Sementara itu, streaming data dari LCLS II akan digunakan untuk terus melatih ulang model di bank GPU Inti Tensor NVIDIA A100 di Argonne National Laboratory di luar Chicago.

Ini adalah kasus buku teks untuk HPC di tepi, dan yang semakin umum di era instrumen ilmiah raksasa yang mengintip bintang dan turun ke atom.

Ilmuwan Menjelajahi Dunia Kuantum Dengan HPC, AI
Lihat bagian dari instrumen LCLS. (Untuk detail lebih lanjut, lihat blog ini.)

Sejauh ini, tim Coffee telah mampu melatih ulang model autoencoder setiap 10-20 menit sambil membuat inferensi 100.000 kali per detik.

“Kita sudah berada di ranah pulsa attosecond di mana saya bisa melihat gelembung elektron mengalir bolak-balik,” kata Coffee, anggota inti dari keseluruhan inisiatif AI SLAC.

Kolaborasi AI yang Lebih Luas

Langkah selanjutnya bahkan lebih besar.

Data dari karya Coffee pada film molekuler akan dibagikan secara aman dengan data dari Argonne’s Advanced Proton Source, sejenis kamera diam beresolusi sangat tinggi.

“Kita dapat menggunakan pembelajaran mesin federasi yang aman untuk menyatukan kedua kumpulan data ini, menciptakan model transformator bersama yang andal,” ujar Coffee, yang berkolaborasi dengan berbagai organisasi untuk mewujudkannya.

Ryan Coffee HPC AI untuk ilmu molekuler
Kopi di ‘ruang proyeksi’ tempat cahaya di film molekuler berikutnya akan muncul pertama kali.

Transformator akan membiarkan para ilmuwan menghasilkan data sintetik untuk banyak aplikasi yang kekurangan data seperti penelitian tentang reaktor fusi.

Ini adalah upaya khusus untuk sains yang bekerja paralel dalam pembelajaran federasi dalam perawatan kesehatan. Keduanya ingin membangun model AI yang kuat untuk bidang mereka sambil menjaga privasi dan keamanan data.

“Kami tahu orang mendapatkan hasil terbaik dari model bahasa besar yang dilatih dalam banyak bahasa,” katanya. “Jadi, kami ingin melakukannya dalam sains dengan mengambil beragam pandangan dari hal yang sama untuk menciptakan model yang lebih baik,” katanya.

Masa Depan Kuantum

Kekuatan atom yang dipelajari Coffee dapat memberi daya pada komputer masa depan, jelas ilmuwan tersebut.

“Bayangkan setumpuk gelembung elektron semuanya dalam keadaan kuantum yang sama, jadi itu adalah superkonduktor,” katanya. “Ketika saya menambahkan satu elektron di bagian bawah, satu elektron muncul ke atas secara instan karena tidak ada hambatan.”

Konsepnya, yang disebut keterikatan dalam komputasi kuantum, berarti dua partikel dapat berganti status dalam langkah kunci bahkan jika mereka berada di sisi planet yang berlawanan.

Itu akan memberi para peneliti seperti Coffee koneksi instan antara instrumen canggih seperti LCLS II dan pusat HPC jarak jauh melatih model AI yang kuat secara real time.

Kedengarannya seperti fiksi ilmiah? Mungkin tidak.

Coffee memperkirakan waktu ketika eksperimennya akan melampaui komputer saat ini, waktu yang membutuhkan arsitektur dan AI alternatif. Ini jenis pemikiran gambaran besar yang menggairahkannya.

“Saya menyukai kontraintuitif mekanika kuantum, terutama jika memiliki hasil yang nyata dan terukur yang dapat diterapkan manusia — itulah hal yang menyenangkan.”

Namun para bettor tidak perlu khawatir, tidak sampai 5 menit, tentunya keluaran ini bakal ditampikan secara live dan mampu kalian simak pada situs togel hkg. Bagi kalian yang melepaskan live draw ini, bisa melihat pada knowledge hk yang tetap di update setelah adanya tgl hk hari ini .