Siêu máy tính 'cổ' của Trung Quốc giải được hóa học lượng tử
Siêu máy tính Trung Quốc thiết lập kỷ lục toàn cầu trong mô phỏng lượng tử sử dụng AI.
Các nhà khoa học Trung Quốc vừa ghi nhận bước tiến quan trọng cả về khoa học lẫn công nghệ. Họ lần đầu tiên sử dụng thành công mô hình trí tuệ nhân tạo (AI) trên siêu máy tính cổ điển Oceanlite để mô phỏng hóa học lượng tử phức tạp ở quy mô phân tử thực.
Theo VastData, nhóm nghiên cứu Sunway vừa vượt qua rào cản tính toán khổng lồ. Trước đây, việc mô phỏng hành vi lượng tử của các phân tử, với số trạng thái tương tác tăng theo cấp số nhân, được xem là bất khả thi trên siêu máy tính cổ điển.
Đây vốn là lĩnh vực riêng của máy tính lượng tử hoặc các phương pháp xấp xỉ hạn chế. Vấn đề nằm ở việc mô tả hàm sóng, xác định mọi cấu hình có thể có của hệ lượng tử. Khi số hạt, như electron, tăng lên, không gian trạng thái mở rộng đến mức gần như không thể tính toán.
Để giải quyết, các nhà vật lý vài năm trước đề xuất sử dụng trạng thái lượng tử mạng noron (NNQS), dạng mô hình học máy, để xấp xỉ cấu hình và chuyển động của electron. Phương pháp này kết hợp khả năng mở rộng của AI với độ chính xác của cơ học lượng tử.
Trong thí nghiệm, nhóm nghiên cứu phát triển khung NNQS riêng để mô phỏng hệ thống gồm 120 obitan spin. Họ huấn luyện mạng noron dự đoán vị trí electron có khả năng xuất hiện cao nhất, rồi liên tục tinh chỉnh mạng để khớp với mô hình năng lượng lượng tử thực của phân tử.
Thành công này không chỉ nhờ phần mềm. Nhóm thiết kế kiến trúc NNQS tối ưu cho phần cứng siêu máy tính Oceanlite, sử dụng CPU Sunway SW26010-Pro 384 lõi, kiến trúc chuyên biệt cho tính toán hiệu năng cao (HPC).
Họ xây dựng mô hình giao tiếp phân cấp tinh vi, với các lõi quản lý điều phối công việc, trong khi 37 triệu lõi xử lý tính toán (CPE) hạng nhẹ thực hiện các phép tính lượng tử cục bộ. Thuật toán cân bằng tải động đảm bảo không lõi nào bị nhàn rỗi.
Kết quả đạt 92% khả năng mở rộng mạnh và 98% khả năng mở rộng yếu, cho thấy sự đồng bộ gần như hoàn hảo giữa phần mềm và phần cứng. Đây là thành tựu lớn của cộng đồng siêu máy tính Trung Quốc.
Đây là phép tính hóa học lượng tử do AI điều khiển lớn nhất từng thực hiện trên siêu máy tính cổ điển. Thành tựu này đánh dấu cột mốc quan trọng cho ngành AI và nghiên cứu lượng tử của nước này.
Thành tựu còn chứng minh siêu máy tính khi kết hợp AI, có thể phục vụ nghiên cứu vật lý lượng tử phức tạp. Tuy nhiên, hiệu quả thực sự về công sức và năng lượng của việc dùng cỗ máy exascale như Oceanlite vẫn là câu hỏi bỏ ngỏ.
