클라우드 컴퓨팅은 화학 코드를 캡처합니다

일부 컴퓨팅 과제는 너무 커서 모든 것을 다해야 합니다. 이는 에너지부 산하 태평양 북서부 국립 연구소가 이끄는 다양한 과학자와 컴퓨팅 전문가 팀, Microsoft 및 기타 국립 연구소와 대학의 동료들이 새로운 클라우드 컴퓨팅 리소스에 대한 액세스를 민주화하기 위해 취하는 접근 방식입니다.

최근의 심사평가를 거친 저널 출판물에 설명된 이 노력은 과학적 컴퓨팅 리소스를 기술이 발전함에 따라 진화하는 지속 가능한 생태계로 옮기는 로드맵을 제공합니다. 연구팀은 클라우드 컴퓨팅이 수십 년 동안 과학적 컴퓨팅의 주력이었던 강력한 리더십 컴퓨팅 시설에 민첩하고 민첩한 보완책을 제공한다는 것을 입증했습니다.

"이것은 과학 컴퓨팅을 위한 완전히 새로운 패러다임입니다." 학제간 노력을 이끈 PNNL 계산 화학자 카롤 코왈스키가 말했습니다. "우리는 클라우드 컴퓨팅 리소스와 함께 서비스로 소프트웨어를 묶는 것이 가능하다는 것을 보여주었습니다. 이 초기 개념 증명은 클라우드 컴퓨팅이 복잡한 과학적 문제를 해결하기 위해 고성능 컴퓨팅을 보완하고 보완하는 옵션 메뉴를 제공할 수 있음을 보여줍니다."

클라우드의 지속 가능한 소프트웨어

클라우드는 사진과 문서 보관소를 주차하는 장소를 훨씬 넘어섰습니다. 컴퓨팅 산업은 금융 및 제약 회사 등 다른 산업에 컴퓨팅을 서비스로 제공하는 방향으로 이동했습니다. 이 이니셔티브에서 연구팀은 산업, 고급 폴리머, 표면 코팅 및 기타 여러 응용 분야에서 제안된 새로운 화학 물질의 실현 가능성을 결정하는 데 사용되는 컴퓨팅 집약적 알고리즘을 클라우드로 이식하는 데 중점을 두었습니다.

클라우드 컴퓨팅 환경과 새로운 하드웨어 기술(TEC 4 ) 로 엑사스케일 계산 화학을 전환한다는 이름의 이 이니셔티브는 계산 화학 커뮤니티 내부의 추진력을 바탕으로 컴퓨팅 리소스를 사용자에게 이식하며, 과학적 요구와 하드웨어 진화를 모두 충족하기 위해 소프트웨어를 지속적으로 조정해야 할 필요성을 인식하고 있습니다.

최신 관점 기사에서 팀은 PNNL에서 원래 개발된 인기 있는 NWChem 소프트웨어와 가장 진보된 그래픽 처리 장치(GPU) 아키텍처를 활용하도록 설계된 최신 소프트웨어와 같은 레거시 컴퓨팅 알고리즘의 성능에 대한 정보와 기술 데이터를 제공합니다. 그들의 결과는 클라우드 컴퓨팅의 속도와 민첩성이 몇 달이 아닌 며칠 만에 고급 계산 화학 워크플로를 완료할 수 있는 문을 열어준다는 것을 보여주었습니다.

"Microsoft의 목표는 과학 커뮤니티가 과학적 발견을 가속화할 수 있도록 지원하는 것입니다." Microsoft의 Azure Quantum Elements 제품 리더인 Nathan Baker가 말했습니다. "PNNL과의 이번 협업은 현대 AI[인공지능]와 HPC 도구가 계산 화학을 어떻게 발전시킬 수 있는지 보여주는 좋은 사례입니다."

에너지 솔루션에 대한 긴급한 수요 충족

지난 10년 동안 계산 화학은 복잡한 과학적 과제를 해결할 뿐만 아니라 실험을 안내하고 해석하고 궁극적으로 예측을 가능하게 하는 능력을 보여주었습니다. 이러한 과제 중 가장 복잡한 과제는 DOE의 리더십 컴퓨팅 시설, 특히 엑사스케일 컴퓨팅 기능에서 사용 가능한 리소스로 가장 잘 처리됩니다.

도구와 기술이 발전함에 따라 솔루션에 도달하는 데 드는 시간과 비용도 늘어났습니다. TEC 4 의 리더십 팀은 클라우드 컴퓨팅과 산업 협업이 더 다양한 문제 해결을 위한 컴퓨팅 리소스에 액세스할 수 있는 기회를 제공한다는 것을 인식했습니다.

예를 들어, 이 팀은 Microsoft Azure와 정교한 워크플로를 사용하여 복잡한 화학 문제의 분자 동역학을 조사했습니다. 이러한 시뮬레이션은 실험적으로 관찰하기 어려운 복잡한 반응을 연구하는 데 유용합니다. 원자 수준에서 분자 상호 작용을 조사하는 데 사용되는 이 강력한 도구는 복잡성 때문에 상당한 계산 리소스가 필요합니다. 여기서 연구팀은 지속성 환경 오염 물질인 퍼플루오로옥탄산을 분해하는 경로를 보여주었습니다. 이는 계산 화학을 사용하여 환경 개선에서 실제 전략을 설계할 수 있는 방법의 예입니다.

"우리는 인공 지능과 머신 러닝 애플리케이션에 광범위하게 사용되고 있는 GPU 기반 컴퓨팅을 활용하는 하위 계층에서 상위 계층 작업에 이르기까지의 사용 사례 생태계를 구상하고 있습니다."라고 코왈스키는 말했습니다. "우리는 사용자가 다양한 계층의 컴퓨팅을 활용하고 필요한 것만 지불하고 컴퓨팅 액세스와 소프트웨어를 번들로 제공하도록 하려고 합니다. 이는 미래 상태로 나아가는 첫 걸음입니다."

클라우드 컴퓨팅 생태계

이 팀은 새로운 클라우드 생태계를 테스트하기 위한 사용자 기반을 구축하기 위해 개발자 측과 사용자 측 모두에서 적극적으로 새로운 협력자를 모집하고 있습니다.

"우리는 코드 패밀리를 구축하고 있습니다." 코왈스키가 덧붙였습니다. "목표는 이 노력을 중심으로 커뮤니티를 구축하는 것입니다."

이와 관련하여, 팀은 이러한 도구를 사용하는 데 능숙하고 미래로 계산 기술을 옮길 수 있는 과학자의 필요를 충족하는 데 도움이 될 학생 집단을 교육하려는 계획을 설명합니다. 이 협력으로 2024년 가을부터 Central Michigan University와 PNNL이 협력하는 University of Texas at El Paso에서 새로운 과정이 제공되었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241021123021.htm