Riley Peterson, un electricista del personal especializado en tecnología de la información, instala el sistema de computación Creta en el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico. Crédito: Andrea Starr | Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico
Con las necesidades particulares de los científicos e ingenieros en mente, los investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico del Departamento de Energía han diseñado codiseñados con Micron una nueva arquitectura de hardware-software diseñado para la ciencia.
El sistema Prototipo Crete ofrecerá 15 terabytes de memoria activa ubicada con los procesadores del sistema. Esta configuración de memoria a procesador es única dentro del complejo de laboratorio del DOE e incluso entre la comunidad informática de alto rendimiento en general, según los diseñadores de sistemas.
Se inició en línea el 12 de agosto de 2025, para los usuarios de Laboratorios Nacionales de la Oficina de Ciencias del DOE, que pueden solicitar a través de la memoria avanzada para apoyar la iniciativa de inteligencia artificial para la ciencia (AMAIS) para el acceso a esta prueba única.
“Estamos explorando nuevas tecnologías de memoria para abordar aplicaciones y problemas limitados por las deficiencias de memoria que se manifiestan en forma de capacidad, ancho de banda del sistema o compartir”, dijo Andrés Márquez, el líder de la iniciativa Amais y un científico informático de PNNL que se especializa en el diseño de nuevas tecnologías de computación.
“Estamos utilizando Compute Express Link (CXL), un estándar de la industria 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 las arquitecturas existentes donde la memoria está, por diseño, estrechamente acoplada a uno o más elementos de procesamiento. El sistema Crete Proporciona una mezcla inteligente de dos tipos de arquitecturas de memoria, acopladas tensamente, que es compatible con el módulo de memoria dual en línea registrado de Micron, además de acoplarse libremente a través de tableros de controladores Micron CXL personalizados, lo que ofrece una gran oportunidad para la calculación científica basada en datos, incluida la AI, según Márquez.
La memoria de acceso aleatorio de Creta es igual a la memoria en 240 computadoras portátiles de alta gama que se ejecutan 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 cómo la memoria y el cómputo pueden funcionar para desbloquear el descubrimiento científico”, dijo Mark Helm, miembro senior del equipo de estrategia y estrategia de Micron en el grupo de tecnología y productos.
“En Micron, creemos que el futuro de la investigación impulsada por la IA depende de las arquitecturas que se liberan de las limitaciones de memoria actuales. Nuestra colaboración con PNNL no está solo en el desarrollo de un sistema poderoso, se trata de permitir una nueva era de exploración, donde los entornos ricos en memoria facultan a los científicos para descubrir las perspectivas más profundas para resolver problemas críticos”.
El nuevo CRETE Testbed está disponible para ser utilizado por investigadores de otros laboratorios y académicos nacionales que tienen aplicaciones que requieren más memoria de la que está disponible en la mayoría de las arquitecturas informáticas actuales, que tienden a favorecer la velocidad de procesamiento sobre el acceso a la memoria grande.
“Durante varias décadas, la comunidad de HPC se ha centrado en las arquitecturas de sistemas de memoria distribuidas, y aunque muchas aplicaciones pueden dividirse para utilizar la memoria que está directamente conectada a los procesadores, ha llevado a aplicaciones ‘huérfanas’ que requieren una gran capacidad de memoria directamente directamente directa”, dijo James “Jim” Ang, jefe científico de PNNL.
Estas aplicaciones de química que integran IA son los primeros candidatos para los usuarios en Creta.
“Tenemos aplicaciones de química computacional que van a usar este espacio de memoria más grande de inmediato”, agregó Ang. “Estamos entusiasmados de descubrir qué puede hacer Creta con la IA generativa que analiza los datos científicos, a diferencia de los modelos de lenguaje y el texto grandes”.
Una sala de chat de memoria
La nueva arquitectura de memoria está diseñada para ofrecer un espacio donde grandes bases de datos, algoritmos de modelado molecular y agentes de IA pueden cumplir, como una sala de chat, para intercambiar información en tiempo real y hacer predicciones, sugerir nuevas rutas de investigación y analizar los resultados experimentales.
“El Bed de la prueba de Creta nos permitirá empujar el borde de ataque de lo que la tecnología CXL es capaz y definir cómo se ve la IA científica para la próxima década”, dijo Márquez.
Los algoritmos de Genai avanzan diariamente, y los investigadores 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 química, materiales avanzados y biología molecular.
AI AI para la ciencia
La iniciativa AMAIS apoya una serie de proyectos científicos y de ciberseguridad para avanzar en la IA por la ciencia.
“Sobre la base de la visión innovadora del difunto científico informático Jim Gray, quien introdujo el concepto de”El cuarto paradigma: descubrimiento científico intensivo en datos“Crete tiene como objetivo mostrar el potencial de esta idea acelerando cargas científicas científicas a gran escala, intensivas en datos y hambrientos de memoria que pueden beneficiarse de la IA”, dijo Márquez, investigador principal del Proyecto AMAIS.
“El mecanismo de memoria habilitado por el interruptor de memoria XConn permite que la memoria se encuentre afuera en la red sea fácilmente accedido por múltiples hosts al mismo tiempo, pasando información sin ir al disco duro para grandes cargas de trabajo”, agregó. “Ese es un gran diferenciador. Nadie más está haciendo eso”.
Anticipando este codiseño del software de hardware, PNNL invirtió en fondos de investigación dirigidos por el laboratorio para arquitecturas definidas por software, una cadena de herramientas de código abierto para aceleradores de hardware altamente especializados que se centran en el aprendizaje automático. Ese proyecto comenzó hace varios años en la iniciativa de convergencia del modelo de datos y ahora sirve como una herramienta fundamental esencial en Amais.
Los investigadores también planean realizar un análisis continuo de cómo funciona el nuevo sistema de memoria mediante la evaluación del cuello de botella principal de HPC: acceso a datos desde el sistema de memoria. El equipo de investigación, dirigido por Nathan Tallent de PNNL, implementará herramientas de análisis de memoria especialmente diseñadas que ofrecen información detallada sin requerir tiempo, espacio y recursos adicionales excesivos.
El equipo también ha incorporado defensas para proteger el sistema de los problemas cibernéticos u otros problemas de ciberseguridad.
“Sabemos que hay muchas vulnerabilidades de ciberseguridad cuando se trata de la memoria”, dijo Márquez. “Ese tiende a ser el talón de Aquiles de cualquier tipo de sistema de seguridad en el mundo de los cálculos. Somos abordar las vulnerabilidades de ciberseguridad En la fase de diseño, desde el principio, al sistema “.
Listo para exascale
El CRETE Testbed está diseñado para flujos de trabajo informáticos complejos con una arquitectura del sistema que se puede reconfigurar a medida que surgen las necesidades.
Por ejemplo, un equipo de investigadores de PNNL se ha asociado estrechamente con Micron para aprovechar la tecnología CXL emergente para la química computacional. Durante el desarrollo de Creta, el científico informático Ajay Panyala y el químico computacional Karol Kowalski trabajaron con el equipo de Micron para habilitar El software de química computacional listo para exascale exachem para ejecutar simulaciones utilizando la memoria CXL en Crete.
“Estamos construyendo las herramientas que anticipan las supercomputadoras insignia de próxima generación encargadas por las instalaciones de usuario del DOE”, agregó Ang. “Esta inversión une la brecha entre la infraestructura informática actual y los que se van en línea en la próxima década”.
Proporcionado por el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico
Cita: una computadora de memoria activa única para la computadora diseñada para aplicaciones de ciencias de la IA (2025, 21 de agosto) Consultado el 21 de agosto de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-08-unique-memory-purpose-built-ai.html
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