Con las necesidades particulares de los científicos e ingenieros en mente, los investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) del Departamento de Energía se han planeado conjuntamente con Micron una nueva arquitectura de software de hardware para la ciencia.
El sistema de prototipo Crete, financiado por el programa de cálculo científico DOE avanzó dentro del oficial de DOE de la FIA Science, ofrecerá 15 cofamilias de Terabyte de memoria activa con los procesadores del sistema. La configuración de la memoria del procesador es única dentro del complejo de laboratorio del DOE e incluso entre la comunidad de procesamiento de alto rendimiento en general, según los diseñadores de sistemas. Se conectó el 12 de agosto de 2025, para los usuarios del Laboratorio Nacional de la Oficina de Ciencias DOE, que pueden solicitar una memoria avanzada para apoyar la Iniciativa de Inteligencia Artificial para la Ciencia (AMAI) para el acceso a esta prueba única de su tipo.
«Estamos explorando nuevas tecnologías de memoria para lidiar con las aplicaciones y problemas que están sujetos a las deficiencias de la memoria que se manifiestan en forma de habilidad, el ancho de una banda del sistema o el intercambio», dijo Andrés Márquez, líder de la iniciativa Amais y un científico informático de PNNL especializado en el diseño de nuevas tecnologías de TI. «Estamos utilizando Calco Express Link, (CXL), un estándar industrial abierto para conectar la memoria con el procesador a través de un interruptor de E/S desarrollado por XConn Technologies».
Esta plataforma se expande en la arquitectura existente en la que la memoria está, para el diseño, estrechamente acoplada a uno o más elementos de procesamiento. El sistema Creta proporciona una mezcla inteligente de dos tipos de arquitecturas de memoria acomodadas en la memoria, que es compatible con un módulo de memoria de doble línea registrado de Micron, así como vagamente acoplados a través de tarjetas de controlador CXL personalizadas, que ofrece una gran oportunidad para el cálculo científico dirigido por los datos, incluida la AI, según Márquez. La memoria de acceso aleatorio de Creta es igual a la memoria en 240 computadoras portátiles de alto nivel en ejecución con 64 gigabytes de memoria si todos se ejecutaban simultáneamente y se comunicaban en tiempo real.
«El sistema Crete representa un salto audaz al redefinir la forma en que la memoria y el cálculo pueden funcionar para desbloquear el descubrimiento científico», dijo Mark Helm, un colega senior del equipo de Pathfinding y Micron Strategy en el grupo tecnológico y de productos. «En Micron, creemos que el futuro de la investigación liderado por la inteligencia artificial depende de la arquitectura que se liberó de las limitaciones de memoria actuales. Nuestra colaboración con PNNL no solo es en el desarrollo de un sistema poderoso, sino que es una cuestión de permitir una nueva era de exploración, en la que los entornos ricos en la memoria permiten a los científicos ricos en la memoria para descubrir más intuiciones más profundas para resolver problemas de las críticas».
El nuevo Testbed Creta está disponible para ser utilizado por los investigadores financiados por el DOE de otros laboratorios nacionales y la academia que tienen aplicaciones que requieren más memoria de la que está disponible en la mayoría de la arquitectura de TI actual, que tienden a fomentar la velocidad de procesamiento con respecto al acceso a la gran memoria.
«Durante varias décadas, la comunidad HPC se ha centrado en las arquitecturas del sistema de memoria distribuida y, aunque muchas aplicaciones pueden dividirse para usar la memoria conectada directamente a los procesadores, ha llevado a aplicaciones» huérfanas «que requieren una gran capacidad de memoria directamente abordada», dijo James «Jim» Ang, un líder científico para el cálculo de PNNL.
Estas aplicaciones de química que integran la IA son los primeros candidatos para los usuarios en Creta.
«Tenemos aplicaciones de química computacional que usarán inmediatamente este espacio de memoria más amplio», agregó Ang. «Estamos entusiasmados de descubrir qué puede hacer Creta con la inteligencia generativa artificial que analiza los datos científicos, a diferencia de los modelos y el texto grandes».
Una sala de chat de memoria
La nueva arquitectura de memoria está diseñada para ofrecer un espacio en el que grandes bases de datos, algoritmos de modelado molecular y agentes de inteligencia artificial pueden satisfacer, como una sala de chat, para intercambiar información en tiempo real y hacer pronósticos, sugerir nuevas rutas de investigación y analizar resultados experimentales.
«Crete Testbed nos permitirá impulsar la ventaja de lo que la tecnología CXL es capaz y definir cómo aparece la IA científica durante la próxima década», dijo Márquez.
Los algoritmos de Genai avanzan diariamente y los investigadores financiados por DOE deben poder integrar la IA con sus flujos de trabajo de simulación y análisis de datos. Creta proporcionará una plataforma de lanzamiento para una nueva generación de algoritmos que aceleran el descubrimiento en materiales químicos avanzados y biología molecular.
Aiising ai para la ciencia
Además del financiamiento de Creta, la iniciativa AMAIS respalda una serie de proyectos de seguridad científica e informática para avanzar en la inteligencia artificial para la ciencia.
«Basado en la visión innovadora del fallecido científico informático Jim Gray, quien introdujo el concepto de» el cuarto paradigma: el descubrimiento científico con alta intensidad de datos «, tiene como objetivo mostrar el potencial de esta idea al acelerar el proyecto AMAIS a gran escala, con alta intensidad de memoria.
«El mecanismo de memoria habilitado por el interruptor de memoria XCONN le permite ser fácilmente accesible para su memoria en la red más hosts, pasando información sin ir al disco duro para grandes cargas de trabajo», agregó. «Esta es una gran diferencia. Nadie más lo está haciendo».
Al anticipar este conjunto de software de hardware, PNNL ha invertido en fondos directos de investigación en el laboratorio de arquitectura definida por el software, una cadena de herramientas de código abierto para aceleradores de hardware altamente especializados centrados en el aprendizaje automático. Ese proyecto comenzó hace varios años en la iniciativa de convergencia del modelo de datos financiado por PNNL y ahora actúa como una herramienta básica esencial en Amais.
Los investigadores también planean realizar análisis en progreso sobre cómo realizar el nuevo sistema de memoria evaluando el cuello de botella HPC principal: acceso a los datos del sistema de memoria. El equipo de investigación, dirigido por Nathan Tallent de PNNL, distribuirá herramientas de análisis de memoria específicamente construidas que proporcionan ideas detalladas sin requerir tiempo, espacio y recursos excesivos.
El equipo también integró defensas para proteger el sistema cibernético u otros problemas de seguridad informática.
«Sabemos que hay muchas vulnerabilidades de seguridad informática cuando se trata de memoria», dijo Márquez. «Este tiende a ser el talón de Aquiles de cualquier tipo de sistema de seguridad en el mundo de los cálculos. Nos enfrentamos a la vulnerabilidad de la seguridad de TI en la fase de diseño, desde el principio, en el sistema».
Listo para exactos
Crete Testbed está diseñado para flujos de trabajo de cálculo complejos con arquitectura del sistema que se puede reconfigurar cuando se presentan las necesidades.
Por ejemplo, un equipo de investigadores de PNNL ha colaborado en contacto cercano con Micron para explotar la tecnología CXL emergente para la química computacional. Durante el desarrollo de Creta, el científico informático Ajay Paneala y el químico computacional Karol Kowalski trabajaron con el equipo de Micron para permitir el software de química computacional listo para exachem exachem para realizar simulaciones utilizando memoria CXL en Crete. Este trabajo fue financiado por la transferencia de la química computacional Exascale al entorno de computación en la nube y el Proyecto de Tecnologías de Hardware Emergente (TEC4), una parte de la iniciativa DOE Accelerate, que fomenta las asociaciones en todos los laboratorios nacionales, academias e industrias.
«Estamos construyendo las herramientas que anticipan la supercomputadora de súper generación insignia encargada por las estructuras del usuario del DOE», agregó Ang. «Esta inversión llena el vacío entre la infraestructura informática actual y aquellos que llegan en línea en la próxima década».
En pnnl
El Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico se basa en sus distintas fortalezas en química, ciencias de la tierra, biología y ciencia de datos para avanzar en el conocimiento científico y enfrentar desafíos en la resistencia energética y la seguridad nacional. Fundada en 1965, PNNL es administrado por bacterias y respaldado por el Departamento de Energía del Departamento de Estados Unidos. La Oficina de Ciencias es el mayor defensor de la investigación básica en las ciencias físicas en los Estados Unidos y está trabajando para enfrentar algunos de los desafíos más urgentes de nuestro tiempo.
Esta entrada fue publicada originalmente por PNNL y es reimpresa con permiso.
