科學計算的下一輪創(chuàng)新，AI超算與數(shù)字孿生

隨著超大規(guī)模云服務廠商、互聯(lián)網(wǎng)巨頭和各國超算中心紛紛投入到AI超算的開發(fā)中來，這類系統(tǒng)的應用范圍已經(jīng)被極大地擴寬了，比如數(shù)字孿生等。就連SDA廠商Cadence，也加入搭建AI超算系統(tǒng)開發(fā)數(shù)字孿生應用的行列中來。

AI超算與數(shù)字孿生

在過去通用計算負載的時代，我們難以采用更大規(guī)模的計算集群來打造數(shù)字孿生?？呻S著AI技術，尤其是生成式AI技術的出現(xiàn)，采用高度定制化的AI超算系統(tǒng)，成了快速實現(xiàn)數(shù)字孿生的新手段之一。正因如此，數(shù)字孿生得以被普及到氣候研究、藥品研發(fā)、基因測序等科學計算中去。

英偉達就基于其AI超算，打造了Earth-2云平臺這一針對地球氣候的數(shù)字孿生系統(tǒng)。英偉達還為這一氣候研發(fā)平臺打造一個新的生成式AI模型，名為CorrDiff。該模型基于擴散模擬技術，可將當前數(shù)值模擬的分辨率提升 12.5 倍，相比傳統(tǒng)方法，速度和能效分別提升了 1000 倍和 3000 倍。這一模型可以有效用于小范圍局部天氣物理特性的研究，比如臺風登陸地點等等。

當然了，數(shù)字孿生的可視化部分也少不了英偉達Omniverse平臺的支持，氣象數(shù)據(jù)與Omniverse結(jié)合，可以讓用戶以可視化的方式感知實際天氣帶來的影響，以更高的分辨率提供天氣模擬。

用于多物理場系統(tǒng)仿真的超算

除了氣候研究外，數(shù)字孿生技術也可以用于其他物理研究中，比如流體力學仿真，但這類仿真任務往往需要龐大的計算性能，只有借助超級計算機才能完成。今年2月，Cadence就基于英偉達的GPU，打造了一個用于數(shù)字孿生的超算平臺Cadence Millennium M1，該系統(tǒng)可以用于提供高性能、高能效比、高保真的計算流體力學仿真。

Millennium M1 / Cadence

英偉達的高性能GPU，結(jié)合Cadence的高保真CFD軟件棧，對GPU加速和生成式AI進行了優(yōu)化，每塊GPU的算力最多相當于1000個CPU內(nèi)核的計算性能。計算迭代時間從數(shù)周縮短至數(shù)小時，與同級別的CPU相比，能效提高了近20倍。

在汽車和eVTOL的設計中，對系統(tǒng)的能效提出了很高的要求，提高燃油效率、減少阻力和噪聲等，都有計算流體力學的參與。在GPU CFD求解器的支持下，相關仿真應用的迭代速度明顯加快，從而幫助制造企業(yè)打造出更優(yōu)的外形設計，而數(shù)字孿生的加入，也為高保真建模提供了支持。這也是Cadence與F1車隊達成了技術合作的原因，流體力學的計算和仿真可以進一步提高賽車的綜合性能。

在芯片仿真軟件和硬件市場耕耘了多年的Cadence，此前憑借基于FPGA的Palladium平臺，為芯片設計提供了強大的仿真算力支持。而此次發(fā)布的Cadence Millennium M1，則是從硬件上為多物理場仿真提供支持，也算是代表了Cadence從軟硬件產(chǎn)品方案上全面從EDA向SDA的轉(zhuǎn)變。

寫在最后

隨著市場需求的變化，Cadence過去這類傳統(tǒng)的軟件廠商，也在逐步擴展硬件業(yè)務和云服務業(yè)務，這就是AI和數(shù)字孿生技術帶來的轉(zhuǎn)變。相比傳統(tǒng)HPC應用所需的大規(guī)模超算而言，規(guī)模較小的AI超算在商用落地上或許會先行一步。