Doudna : Une Plateforme pour l’Accélération Scientifique
Le supercalculateur Doudna, également connu sous le nom de NERSC-10, est un projet d’envergure financé par le Département de l’Énergie des États-Unis (DOE). Il est basé sur une infrastructure Dell et utilise l’architecture NVIDIA Vera Rubin. Contrairement aux systèmes traditionnels qui opèrent de manière isolée, Doudna est conçu pour intégrer de manière transparente la simulation, les données et l’intelligence artificielle en une seule plateforme.Le secrétaire américain à l’Énergie, Chris Wright, a déclaré que Doudna « représente l’engagement du DOE à faire progresser le leadership américain en science, en IA et en calcul haute performance ». Le système est attendu comme un « moteur d’innovation rapide qui transformera nos efforts pour développer des approvisionnements énergétiques abondants et abordables et faire progresser les percées en informatique quantique ». Doudna devrait dépasser son prédécesseur, Perlmutter, de plus de 10 fois en termes de rendement scientifique, tout en utilisant seulement 2 à 3 fois plus d’énergie. Cela se traduira par une augmentation de 3 à 5 fois des performances par watt, grâce aux innovations en matière de conception de puces, d’équilibrage dynamique de la charge et d’efficacité au niveau du système.
Des Applications Scientifiques Multiples et des Avancées Clés
Le supercalculateur Doudna est conçu pour soutenir et accélérer un large éventail de travaux scientifiques. Il est destiné à plus de 11 000 chercheurs, en offrant une réactivité quasi instantanée et des flux de travail intégrés, ce qui leur permettra d’explorer des questions plus larges et d’obtenir des réponses plus rapidement.- Énergie de fusion : Doudna facilitera les percées dans la simulation, débloquant ainsi l’énergie de fusion propre.
- Science des matériaux : Il permettra le développement de modèles d’IA pour la conception de nouvelles classes de matériaux supraconducteurs.
- Découverte de médicaments : Le système offrira des flux de travail ultrarapides pour aider les biologistes à replier les protéines assez rapidement pour faire face à une pandémie.
- Astronomie : Il permettra le traitement en temps réel des données de l’instrument spectroscopique de l’énergie noire à Kitt Peak, aidant ainsi les scientifiques à cartographier l’univers.
Doudna sera connecté aux installations expérimentales et d’observation du DOE via l’Energy Sciences Network (ESnet), permettant aux scientifiques de diffuser des données de manière transparente dans le système depuis toutes les régions du pays et de les analyser en temps quasi réel. Le système est également conçu pour intégrer l’IA à grande échelle, ouvrant la voie à des percées dans divers domaines.
IA, Temps Réel et Impact Mondial
Doudna jouera un rôle essentiel dans les découvertes basées sur l’IA dans de nombreux domaines scientifiques à fort impact à l’échelle nationale. Des exemples notables incluent :- IA pour la conception de protéines : L’IA soutiendra les travaux de David Baker, lauréat du prix Nobel 2024, pour prédire de nouvelles structures protéiques, relevant des défis dans diverses disciplines scientifiques.
- IA pour la physique fondamentale : Les chercheurs utiliseront l’IA pour « déplier » les distorsions des détecteurs dans les données de physique des particules et analyser les données de protons provenant des collisionneurs électron-proton.
- IA pour la science des matériaux : Une collaboration, incluant le Berkeley Lab et Meta, a créé « Open Molecules 2025 », un ensemble de données massif pour modéliser avec précision les réactions chimiques moléculaires complexes à l’aide de l’IA.
Le système soutiendra également les flux de travail traditionnels de calcul haute performance (HPC), l’IA de pointe, la diffusion en temps réel et même les flux de travail quantiques. Cela inclut le soutien au développement d’algorithmes quantiques évolutifs et la co-conception de futurs systèmes quantiques-HPC intégrés, en utilisant des plateformes comme NVIDIA CUDA-Q. Les chercheurs adaptent déjà des pipelines complets en utilisant des frameworks tels que PyTorch, le kit de développement logiciel NVIDIA Holoscan, NVIDIA TensorFlow, NVIDIA cuDNN et NVIDIA CUDA-Q, tous optimisés pour les GPU Rubin du système et l’architecture NVIDIA NVLink. Plus de 20 équipes de recherche adaptent déjà des flux de travail complets à Doudna via le programme d’accélération scientifique du NERSC.
Perspectives et Implications Futures
Doudna ne se contente pas d’être un supercalculateur ; il est une partie intégrante des flux de travail scientifiques. L’ESnet du DOE diffusera les données des télescopes, des détecteurs et des séquenceurs de génomes directement dans la machine avec une faible latence et un débit élevé grâce à la mise en réseau NVIDIA Quantum-X800 InfiniBand. Ce flux de données crucial est priorisé par des mécanismes intelligents de qualité de service (QoS), garantissant qu’il reste rapide et ininterrompu, de l’entrée à la connaissance.Avec son déploiement prévu pour 2026, Doudna est en mesure de mener une nouvelle ère de science accélérée. Les installations du DOE à travers le pays, de Fermilab au Joint Genome Institute, s’appuieront sur ses capacités pour transformer les questions d’aujourd’hui en percées de demain. Comme l’a dit Jensen Huang, fondateur et PDG de NVIDIA, Doudna est une « machine à remonter le temps pour la science ». Il compresse des années de découverte en quelques jours et donne aux problèmes les plus difficiles du monde la puissance qu’ils attendaient.
En résumé, Doudna représente un pas de géant dans le domaine du calcul scientifique. En combinant la puissance de calcul exceptionnelle, l’IA avancée et l’intégration transparente des données, ce supercalculateur est prêt à accélérer les découvertes dans des domaines cruciaux, de la physique à la médecine, en passant par l’énergie. Ce projet souligne l’importance de l’investissement dans la recherche et le développement technologique pour relever les défis mondiaux et maintenir le leadership scientifique.