Cientista acelera o HPC do CERN com GPUs e IA

Nota do editor: isso faz parte de uma série de perfis de pesquisadores que avançam na ciência com computação de alto desempenho.

Maria Girone está expandindo a maior rede mundial de computadores científicos com computação acelerada e IA.

Desde 2002, o Ph.D. em física de partículas trabalhou em uma grade de sistemas em 170 locais em mais de 40 países que suportam o Large Hadron Collider (LHC) do CERN, ele próprio preparado para uma grande atualização.

Uma versão de alta luminosidade do acelerador gigante (HL-LHC) produzirá 10 vezes mais colisões de prótons, gerando exabytes de dados por ano. Isso é uma ordem de magnitude maior do que gerou em 2012, quando dois de seus experimentos descobriram o bóson de Higgs, uma partícula subatômica que validou a compreensão dos cientistas sobre o universo.

Girone amou a ciência desde seus primeiros dias crescendo no sul da Itália.

"Na faculdade, eu queria aprender sobre as forças fundamentais que governam o universo, então me concentrei na física", disse ela. "Fui atraído pelo CERN porque é onde pessoas de diferentes partes do mundo trabalham juntas com uma paixão comum pela ciência."

Situada entre o Lago de Genebra e as montanhas do Jura, a Organização Européia para Pesquisa Nuclear é um ponto de encontro para mais de 12.000 físicos.

Seu anel de 27 quilômetros às vezes é chamado de pista de corrida mais rápida do mundo porque os prótons giram em torno dele a 99,9999991% da velocidade da luz. Seus ímãs supercondutores operam perto do zero absoluto, criando colisões que são brevemente milhões de vezes mais quentes que o sol.

Em 2016, Girone foi nomeado CTO do CERN openlab, um grupo que reúne pesquisadores acadêmicos e da indústria para acelerar a inovação e enfrentar os desafios futuros da computação. Ela trabalha em estreita colaboração com a NVIDIA por meio de sua colaboração com a E4 Computer Engineering, especialista em HPC e IA com sede na Itália.

Em um de seus atos iniciais, Girone organizou o primeiro workshop do CERN openlab sobre IA.

A participação da indústria foi forte e entusiasmada com a tecnologia. Em suas apresentações, os físicos explicaram os desafios futuros.

"No final do dia, percebemos que éramos de dois mundos diferentes, mas as pessoas estavam se ouvindo e apresentando propostas entusiasmadas sobre o que fazer a seguir", disse ela.

Hoje, o número de publicações sobre a aplicação da IA ​​em toda a cadeia de processamento de dados na física de alta energia está aumentando, relata Girone. O trabalho atrai jovens pesquisadores que veem oportunidades de resolver problemas complexos com IA, disse ela.

Enquanto isso, os pesquisadores também estão transferindo software de física para aceleradores de GPU e usando programas de IA existentes que são executados em GPUs.

"Isso não teria acontecido tão rapidamente sem o suporte da NVIDIA trabalhando com nossos pesquisadores para resolver problemas, responder perguntas e escrever artigos", disse ela. "Tem sido extremamente importante ter pessoas na NVIDIA que apreciam como a ciência precisa evoluir em conjunto com a tecnologia e como podemos usar a aceleração com GPUs."

A eficiência energética é outra prioridade da equipe de Girone.

"Estamos trabalhando em experimentos em vários projetos, como portabilidade para arquiteturas de menor consumo de energia, e esperamos avaliar a próxima geração de processadores de menor consumo de energia", disse ela.

Para se preparar para o HL-LHC, Girone, nomeado chefe do CERN openlab em março, busca novas maneiras de acelerar a ciência com aprendizado de máquina e computação acelerada. Outras ferramentas também estão nos horizontes próximos e distantes.

O grupo recentemente ganhou financiamento para prototipar um motor para a construção de gêmeos digitais. Ele fornecerá serviços para físicos, bem como pesquisadores em áreas que vão da astronomia às ciências ambientais.

O CERN também lançou uma colaboração entre pesquisadores acadêmicos e da indústria em computação quântica. A tecnologia pode avançar a ciência e levar a melhores sistemas quânticos também.

Em outro ato de criação de comunidade, Girone estava entre os quatro cofundadores de um capítulo suíço do grupo Women in HPC. Ele ajudará a definir ações específicas para apoiar as mulheres em todas as fases de suas carreiras.