模拟整个地球：英伟达Earth-2超级计算机即将上线

来源：机器之心
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未来几十年的世界将会发生什么变化，英伟达决定制造一台超级计算机来模拟整个地球。

「如何让我们的未来在今天就变成现实呢？答案就是模拟，」英伟达创始人、CEO 黄仁勋说道。

近期的 GTC 大会上，英伟达提出了一系列用于构建元宇宙的工具。最近的消息是，英伟达已经在着手设计全球最大的虚拟世界了。

「我们将建立一个数字孪生来模拟和预测气候变化，」黄仁勋表示，英伟达的新目标是构建减轻气候变化影响的工具。

这台新的超级计算机被命名为 Earth 2，即地球的数字孪生。在 Omniverse 中以百万倍的速度运行 Modulus 创建的 AI 物理环境。到目前为止，我们发明的所有技术都是使 E2 成为可能的必要条件。这是一项前所未有的工程。

英伟达的新目标是一项艰巨的挑战，其不仅会影响科学计算，还会是英伟达转型成为全栈计算公司的重要事件。最近一段时间，用 Omniverse 相互连接的元宇宙是最火热的概念，但需要注意的是，它并不是《头号玩家》里那样仅用于游戏的虚拟环境，而且是一个可帮助模拟现实世界的工具。

「Omniverse 不同于游戏引擎，它旨在实现数据中心规模的模拟环境，最终有望实现全球模拟。」黄仁勋说道。

实现这种任务的计算机必须拥有不同以往的能力。如今通常意义上的超算一般由运行 Linux 系统的大型服务器阵列构建而成，在机柜直接会有超大带宽的连接。而随着超级计算中心开始向更多研究人员开放，超级计算服务正在逐渐变得「云服务化」，英伟达提出的 Quantum-2 平台，即将为超级计算机架构带来了重要变化。

Quantum-2 拥有 64 个带宽高达 400Gbps 的 InfiniBand 网络端口，该平台由 Nvidia Quantum-2 交换机、ConnectX-7 网络适配器、BlueField-3 数据处理单元 (DPU) 和支持软件组成。它不仅可以提升网络速度，还将连接界面提升 3 倍，并使运算性能提高 3 倍，使资料中心交换器需求减少 6 倍，可分别降低 7% 的资料中心的能耗与空间。

更重要的是，借助多租户性能隔离功能，Quantum-2 可确保每个用户的运算过程不会相互影响。

「Quantum-2 是第一个提供超级计算机性能和云计算共享性的网络平台，」黄仁勋说道。「这在以前是不可能实现的。在 Quantum-2 之前，您要么获得裸机高性能，要么获得安全的多租户，但不能两者兼得。使用 Quantum-2，超级计算机将是云原生的，并且可以得到更好的利用。」

英伟达还没有详细说明 E2 的具体架构，但很显然，对整个地球进行详细的环境建模并预测未来几十年的气候变化是一个非常困难的问题。

「与主要模拟大气物理的天气预测不同，气候模型是针对大气、水、冰、陆地和人类活动，从物理、化学和生物学等方面进行数十年的模拟，」黄仁勋说道。「目前，气候模拟的分辨率为 10-100 公里。但是要模拟全球从海洋、海冰、陆地表面、地下水、大气和云层的整个水循环过程，就需要更高的分辨率。

对此，英伟达希望使用全新的 Modulus 框架来开发物理机器学习模型以解决这个问题。鉴于地球气候变化如此之快，例如蒸发引起的干旱和饮用水水库下降了 150 英尺，我们迫切地需要取得进展。

「通过结合 GPU 加速计算、深度学习和内嵌物理信息的神经网络的突破以及人工智能超级计算机三大技术，再加上大量可供学习的观测和模型数据，我们可以实现百万倍的加速，」黄仁勋说道。「有了超高分辨率气候模型，我们或许就能实现 10 亿倍量级的飞跃。国家、城市和村镇可以获得预警，提前应对并提高基础设施的抵御能力。有了更准确的预测，人们和国家也会更迫切地采取行动。」

参考内容：https://blogs.nvidia.com/blog/2021/11/12/earth-2-supercomputer/

编辑：黄继彦