Frontier 是世界上第二快的超级计算机，它使用暗物质以及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。

（图片来源：阿贡国家实验室/美国能源部）

在橡树岭国家实验室 （ORNL） 的超级计算机 Frontier 以前所未有的规模创建宇宙模拟后，我们对宇宙的理解潜力向前迈进了一大步。

Frontier 使用一个名为硬件/混合加速宇宙学代码 （HACC） 的软件平台作为 ExaSky 的一部分，该项目是美国能源部 （DOE） 价值 18 亿美元的百万兆次级计算项目的一部分，该项目是美国能源部支持的最大软件研发计划。

在 Exasky 的领导下，科学应用程序的运行速度必须比以前的基准测试快 50 倍，但 Frontier 和 HACC 很快就超出了预期，运行速度比土星卫星泰坦的类似模拟快了近 300 倍。自从第一次模拟增强 Frontier 等百万兆次级超级计算机的功能以来，DoE/HACC 团队已经花了七年时间。

这允许流体动力学宇宙学模拟，这是一种计算量更大的计算机模型，它结合了宇宙膨胀和暗物质影响等原理。以前的模型只包含重力、气体或等离子体的测量。

该模拟于 2024 年 11 月进行，使用了大约 9,000 个 Frontier 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，可以达到 1.4 exaFLOPS 的功率。超级计算机的性能以每秒浮点运算数 （FLOPS） 来衡量，其中一次浮点运算就是数学计算。

任何能够超过 999 petaFLOPS （0.9 exaFLOPS） 的超级计算机都称为“百万兆次级”超级计算机。唯一比 Frontier 更强大的另一台机器是 El Capitan——它可以达到 1.7 exaFLOPS 的功率。

除了模拟宇宙之外，Frontier 还被用于其他重要研究。2023 年 4 月，科学家们构建了简单云解析 E3SM 大气模型 （SCREAM），该程序模拟了一整年的全球气候数据，分辨率略高于 3 公里。它是有史以来计算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，以改进天气预报并收集有关气候变化的更高保真度数据。

在材料方面，Frontier 让设计师为增强性能的物质提出了新的基材和几何形状，使它们更坚固、更轻、更耐腐蚀。它的百万兆次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，以预测材料行为。超级计算机在寻找用于储能、运输、制造和核医学的新材料方面也发挥了关键作用。

然而，科学家们对百万兆次级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，尤其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。