從材料模擬到實驗天文學，NVIDIA新AI軟體解鎖科學發現

在漢堡舉行的國際超算大會（ISC）上，NVIDIA推出了新的軟體工具，旨在加速人工智慧在科學領域的應用，涵蓋從化學和材料發現到暗物質搜尋等多個領域。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參考程式碼，它們將原本需要數小時或數天在CPU上完成的工作轉變為即時GPU加速流水線。

cuPhoton專為處理望遠鏡、X射線和雷射實驗產生的多維資料而設計。在早期訪問中，cuPhoton對魯賓天文臺時空遺產巡天（LSST）收集的FITS影像的載入和讀取加速了14,900倍，訊號處理和分析加速了8,400倍。這些效能提升意味著科學家可以更快地從LSST相機（有史以來最大的數碼相機）捕獲的影像中提取洞察，這些影像涵蓋了數十億個遙遠星系以及較近的暗淡天體。

DAQIRI（資料採集整合即時儀器）是一個高效能網路庫，能夠將快速探測器和感測器的資料流式傳輸到NVIDIA軟體中。與受限於固定硬體且可能在資料產生過快時丟失資料的傳統系統不同，DAQIRI能夠即時處理資料流。例如，CERN、芝加哥大學和倫敦大學學院開發的A-GHOST專案使用DAQIRI對ATLAS實驗記錄的碰撞資料進行即時AI分析，捕獲了通常會被丟棄的潛在有趣訊號。

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釋出了兩個ALCHEMI NIM微服務：批次幾何弛豫（BGR）和批次分子動力學（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，透過在同一GPU上執行多個VASP計算，將幾何最佳化的速度提升3倍。

Lila Sciences與NVIDIA合作，使用ALCHEMI進行了高保真磁學模擬。透過使用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微服務將磁效能計算速度提升了30%。此外，ALCHEMI的TensorNet專用核心使訓練和推理速度提升了6倍，記憶體佔用減少了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效能。NVIDIA DAQIRI現已在GitHub上提供，cuPhoton預計於今年夏天釋出，ALCHEMI NIM微服務可從NVIDIA NGC目錄下載。VASP微服務預計於夏末釋出。