Frontier是世界上第二快的超级计算机，它利用暗物质、气体和等离子体的运动，而不仅仅是引力来模拟可观测的宇宙。

在位于橡树岭国家实验室（ORNL）的超级计算机“Frontier”以前所未有的规模模拟了宇宙之后，我们对宇宙的理解有了巨大的飞跃。

Frontier使用了一个名为硬件/混合加速宇宙学代码（HACC）的软件平台，作为ExaSky项目的一部分，ExaSky项目是美国能源部（DOE） 18亿美元的Exascale计算项目的一部分，该项目是美国能源部支持的最大的软件研发计划。

根据Exasky的要求，科学应用程序的运行速度要比以前的基准快50倍，但Frontier和HACC很快就超出了预期 —— 比类似的土星卫星泰坦模拟快了近300倍。自第一次模拟以来，DoE/HACC团队花了七年时间来增强像Frontier这样的E级（百亿亿次）超级计算机的能力。

这使得流体动力学宇宙学模拟成为可能，这是一种计算强度更高的计算机模型，它结合了宇宙膨胀和暗物质影响等原理。以前的模型只包含了重力、气体或等离子体的测量。

百亿亿次计算的威力

这次模拟是在2024年11月进行的，使用了大约9000个Frontier的计算节点，所有节点都配备了AMD Instinct MI250X显卡。

Frontier是世界上第二快的超级计算机，功率可达1.4 exaFLOPS。超级计算机的性能以每秒浮点运算（FLOPS）来衡量 —— 其中一次浮点运算是一次数学计算。

任何运算速度超过999 petaFLOPS （0.9 exaFLOPS）的计算机都被称为E级（百亿亿次）超级计算机。唯一比Frontier更强大的机器是El Capitan，它可以达到每秒1.7exaFLOPS的运算能力。

除了模拟宇宙，Frontier还被用于其他重要的研究。2023年4月，科学家们建立了简单的云分辨E3SM大气模型（SCREAM），这个程序模拟了一整年的全球气候数据，分辨率只有3公里多一点。它是有史以来计算出的最复杂的气候模型之一，现在是分析大气、海洋和陆地之间复杂相互作用的基石，可以改善天气预测，收集有关气候变化的更高保真度的数据。

在材料方面，Frontier让设计师们为增强性能的物质设计出新的基材和几何形状，使它们更坚固、更轻、更耐腐蚀。它的百亿亿级计算能力使研究人员能够在分子尺度上模拟化学相互作用，以预测材料的行为。超级计算机在寻找能源储存、运输、制造和核医学的新材料方面也发挥了关键作用。

然而，科学家们对百亿亿次计算如何增强人工智能（AI）感到特别兴奋。这些机器的速度使程序员能够快速迭代算法并分析大型数据集，特别是在更快的大型语言模型或将超级计算机应用于气候模型和气候变化预测等任务中。

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