從材料模擬到實驗天文學，NVIDIA新AI軟件解鎖科學發現

在漢堡舉行的國際超算大會（ISC）上，NVIDIA推出了新的軟件工具，旨在加速人工智能在科學領域的應用，涵蓋從化學和材料發現到暗物質搜索等多個領域。這些工具包括NVIDIA DAQIRI庫、新的NVIDIA ALCHEMI NIM微服務以及即將推出的NVIDIA cuPhoton參考代碼，它們將原本需要數小時或數天在CPU上完成的工作轉變為實時GPU加速流水線。

cuPhoton專為處理望遠鏡、X射線和激光實驗產生的多維數據而設計。在早期訪問中，cuPhoton對魯賓天文台時空遺產巡天（LSST）收集的FITS圖像的加載和讀取加速了14,900倍，信號處理和分析加速了8,400倍。這些性能提升意味着科學家可以更快地從LSST相機（有史以來最大的數碼相機）捕獲的圖像中提取洞察，這些圖像涵蓋了數十億個遙遠星系以及較近的暗淡天體。

DAQIRI（數據採集集成實時儀器）是一個高性能網絡庫，能夠將快速探測器和傳感器的數據流式傳輸到NVIDIA軟件中。與受限於固定硬件且可能在數據產生過快時丟失數據的傳統系統不同，DAQIRI能夠實時處理數據流。例如，CERN、芝加哥大學和倫敦大學學院開發的A-GHOST項目使用DAQIRI對ATLAS實驗記錄的碰撞數據進行實時AI分析，捕獲了通常會被丟棄的潛在有趣信號。

ALCHEMI是一組用於加速化學和材料發現的領域特定微服務和工具包。今年3月，NVIDIA發佈了兩個ALCHEMI NIM微服務：批量幾何弛豫（BGR）和批量分子動力學（BMD）。這些AI加速工具讓研究人員能夠同時模擬數百萬個分子和材料。ALCHEMI預計還將很快包含用於維也納第一性原理模擬包（VASP）的微服務，通過在同一GPU上運行多個VASP計算，將幾何優化的速度提升3倍。

Lila Sciences與NVIDIA合作，使用ALCHEMI進行了高保真磁學模擬。通過使用ALCHEMI NIM微服務進行BGR，Lila將高通量材料篩選速度提升了50倍，並使用早期訪問的VASP微服務將磁性能計算速度提升了30%。此外，ALCHEMI的TensorNet專用內核使訓練和推理速度提升了6倍，內存佔用減少了3倍，使得之前需要數週的模擬現在只需幾天即可完成。

這些工具屬於NVIDIA CUDA-X集合，該集合提供了跨應用領域的更高性能。NVIDIA DAQIRI現已在GitHub上提供，cuPhoton預計於今年夏天發佈，ALCHEMI NIM微服務可從NVIDIA NGC目錄下載。VASP微服務預計於夏末發佈。